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La nourriture comme source de cadmium chez la larve de l'insecte chaoborus (diptera) en milieu aquatique.

Munger, Catherine (1998). La nourriture comme source de cadmium chez la larve de l'insecte chaoborus (diptera) en milieu aquatique. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 147 p.

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Résumé

L'industrialisation a mené à une augmentation des flux de contaminants vers les écosystèmes aquatiques. Ces contaminants posent un problème potentiel pour les animaux qui y vivent puisqu'ils peuvent s'y accumuler et les intoxiquer. Les organismes appelés «biomoniteurs» permettent de refléter le niveau de contamination des écosystèmes aquatiques de par leur concentration en contaminants. Une forte relation entre les concentrations en cadmium dans l'eau d'une quarantaine de lacs et celles accumulées chez la larve d'insecte aquatique Chaoborus a été démontrée, suggérant son potentiel comme biomoniteur pour ce métal. Cependant cela ne veut pas nécessairement dire que Chaoborus prend son Cd de l'eau; une relation directe entre le prédateur et le métal dans l'eau serait aussi observée si les organismes à des échelons inférieurs de la chaîne alimentaire prenaient leur Cd principalement de l'eau. Pour mieux comprendre la relation mécaniste entre les paramètres impliqués dans le modèle nous avons évalué l'importance relative des voies eau et nourriture pour l'entrée du cadmium chez Chaoborus. Dans un premier temps, l'importance relative de l'eau et la nourriture pour la prise en charge du cadmium chez l'insecte prédateur Chaoborus punctipennis a été étudiée en laboratoire sur une chaîne trophique planctonique composée de la larve d'insecte, de sa proie, le crustacé Ceriodaphnia dubia, et de l'algue verte Selenastrum capricornutum, nourriture pour sa proie. Aucune différence significative entre les concentrations de Cd dans les larves exposées seulement au métal dans leur nourriture versus celles exposées au métal à la fois dans l'eau et la nourriture n'a été observée, indiquant que la bioaccumulation du Cd à partir de l'eau a été négligeable. Pour s'assurer de la fiabilité des résultats obtenus de même que de leur extrapolation à la nature, nous avons introduit le cadmium à la base de la chaîne alimentaire, nous avons utilisé une concentration de cadmium susceptible d'être rencontrée par les animaux en milieu naturel, nous avons mesuré la perte de Cd de la nourriture vers l'eau, et nous avons contrôlé la disponibilité et les concentrations de Cd dans l'eau et la nourriture. Aussi, pour s'assurer que la disponibilité au prédateur du cadmium accumulé dans la nourriture était semblable pour les proies contaminées en laboratoire comparée à celles contaminées en nature, nous avons étudié, dans un deuxième temps, l'influence du temps d'exposition sur la distribution interne du métal chez la proie. La quantité de cadmium de même que la distribution de celui-ci dans la proie étaient semblables après les expositions à court et à long termes, suggérant que les paramètres d'accumulation du métal pour le prédateur mesurés après une courte exposition des proies sont valides pour cet organisme. Le cadmium s'est accumulé principalement dans les diverticules situés dans la partie antérieure du mésentéron des proies, une région reconnue pour son rôle dans l'absorption des nutriments. Nous émettons l'hypothèse que le cadmium est accumulé dans les diverticules en raison de leur implication dans la prise en charge du calcium chez C. dubia. Malgré les précautions prises pour reproduire en laboratoire les conditions les plus réalistes possibles, l'extrapolation directe des conclusions au milieu naturel doit être faite avec retenu étant donné la complexité des réseaux trophiques, des conditions physico- chimiques et de la disponibilité biologiques des métaux. Dans un troisième temps, nous avons effectué une expérience de validation sur la question de l'importance des voies d 'entrée pour l'accumulation du cadmium chez C. punctipennisen milieu naturel contaminé (Sudbury). Pour ce faire nous avons développé un design expérimental innovateur impliquant le transfert de larves peu contaminées vers un lac contaminé où elles ont été placées dans des mésocosmes en filet maillant de 64 µm et exposées aux concentrations de Cd élevées prévalant dans l'eau du lac et à des quantités variées de proies riches en Cd provenant du lac contaminé. Notre design expérimental assure une exposition à des concentrations de Cd réalistes dans l'eau et dans le mélange naturel de types de proies offertes. Nos résultats indiquent que les larves prennent leur Cd principalement de leurs proies. Ayant démontré en laboratoire et in situ que le Cd accumulé chez la larve de C. punctipennis provenait de sa nourriture, l'étape suivante a été d'étudier l'influence de variables relatives à la nourriture sur l'accumulation du Cd chez le prédateur. Les variables reconnues pour influencer la bioaccumulation des métaux sont le taux de consommation de la nourriture, appelé taux d'ingestion, la concentration de métal dans la nourriture, et l'efficacité avec laquelle le métal ingéré est assimilé. Puisqu'à la fois la concentration de métal dans la nourriture et l'efficacité d'assimilation sont reliées au type de nourriture consommé, nous avons émis l'hypothèse que l'entrée du Cd chez les larves de C. punctipennis était gouvernée par le type de proies consommé et le taux d'ingestion. Dans un quatrième temps, nous avons mesuré l'influence de deux variables relatives à la nourriture, le type de proies et le taux d'ingestion sur la prise en charge du Cd par la larve de l'insecte aquatique Chaoborus punctipennis. Des larves de C. punctipennis provenant d'un lac pauvre en cadmium, ont été amenées en laboratoire et exposées à l'eau et à des quantités variées de copépodes (Diaptomus minutus) ou de cladocères (Diaphanosoma sp.) provenant d'un lac riche en cadmium. Le contenu en Cd des larves exposées au métal dans l'eau seulement n'a pas augmenté dans le temps, confirmant les résultats obtenus lors d'expériences précédentes ayant démontré que la nourriture est la source majeure de Cd pour les larves de C. punctipelinis. Le type de proies n'a pas influencé le contenu en Cd du prédateur, probablement dû aurait que les concentrations en Cd dans les deux types de proies étaient semblables et que le Cd a été assimilé avec la même efficacité par le prédateur à partir des deux types de proies. Le taux d'ingestion du prédateur s'est avéré être inversement relié à son efficacité d'assimilation pour le Cd, ce qui s'expliquerait par un temps de passage plus rapide de la nourriture dans l'intestin lorsque de grandes quantité de proies sont consommées. Nos résultats suggèrent que dans le lac riche en Cd le type de proies et le taux d'ingestion ont peu d'influences sur le contenu en Cd du prédateur. L'étude de l'accumulation du Cd chez C. punctipennis fourni des informations importantes sur les dynamiques de prises en charge du Cd dans cet animal. En combinant ces informations à celles issues d'études cinétiques d'élimination de Cd, nous obtenons des connaissances temporelles importantes pour l'utilisation efficace de ces organismes à des fins de biomonitoring. Dans un cinquième temps, nous avons déterminé le taux de perte du Cd Chez C. punctipennis suite à leur transfert d'un lac contaminé (région de Sudbury) vers un lac peu contaminé (région de Québec). Les larves transférées ont été placées dans les mésocosmes perméables à l'eau utilisés dans l'expérience eau vs nourriture in situ. Le taux de perte du Cd chez C. punctipennis s'est avéré lent avec un temps de demi-vie biologique d'environ 1 mois. L'ensemble de ces résultats suggère que, malgré la corrélation entre les concentrations de Cd dans le prédateur et celles dans l'eau, la prise en charge du métal directement à partir de J'eau est probablement négligeable; la corrélation serait due à la prise en charge du Cd de l'eau mais à un niveau plus bas dans la chaîne trophique. L'importance de la nourriture comme voie d'entrée du Cd suggère que les modèles visant à prédire les concentrations de Cd dans les animaux seront plus complets et probablement plus fiables s'ils considèrent la prise en charge du métal par la chaîne trophique. Nos résultats soulèvent également le caractère potentiellement irréaliste de plusieurs études en laboratoire de même que des tests de toxicité dans lesquels les animaux sont exposés au métal dans l'eau seulement. Enfin, l'étude des dynamiques d'échanges des métaux chez la larve de Chaoborus a fournis des informations essentielles pour connaître le destin du Cd dans cet animal qui joue un rôle clé au sein des réseaux trophiques aquatiques, en tant que lien entre le zooplancton et les petits poissons.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Hare, Landis
Mots-clés libres: nourriture; cadmium; larve; insecte; Chaoborus; milieu aquatique; lac; contamination
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 18:51
Dernière modification: 25 nov. 2015 14:47
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1871

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