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Interactions des substances humiques dissoutes avec les algues unicellulaires: mécanismes et implications.

Vigneault, Bernard (2000). Interactions des substances humiques dissoutes avec les algues unicellulaires: mécanismes et implications. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 164 p.

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Résumé

Cette recherche visait à explorer l'hypothèse que les substances humiques aquatiques puissent influencer la biodisponibilité des métaux dans les eaux naturelles de deux manières, en raison de leur pouvoir de complexation des métaux dans la solution ambiante, et également grâce à leurs interactions avec la membrane cellulaire des organismes aquatiques cibles (ex. : des algues unicellulaires). Dans ce cadre général, nos travaux avaient pour objectifs d'étudier les facteurs influençant l'adsorption des substances humiques à la surface des algues unicellulaires et de mettre en évidence des effets physiologiques directs de cette adsorption sur la perméabilité membranaire et sur la prise en charge des métaux cationiques. Nous avons d'abord étudié l'adsorption des substances humiques à la surface d'algues vertes unicellulaires et à la surface de sphères de latex, utilisées comme surface analogue aux surfaces biologiques. L'adsorption des substances humiques à la surface des cellules de phytoplancton augmente avec une diminution de pH. Bien que les mesures de mobilité électrophorétique n'aient pas permis de mettre en évidence la présence des substances humiques à la surface des algues, ces mesures ont montré l'importance de la charge nette négative à la surface de l'algue, qui module l'intensité de l'adsorption des substances humiques (rôle de la répulsion électrostatique). Nous avons également étudié les effets des substances humiques sur la perméabilité de membranes biologiques artificielles (vésicules de phospholipides), en mesurant les pertes d'une sonde fluorescente encapsulée dans les vésicules, et sur la perméabilité des membranes d'une algue verte, en mesurant la prise en charge d'une sonde hydrophobe. Il y a une forte augmentation de la perméabilité des vésicules composées de phospholipides neutres en présence de substances humiques. Les effets de l'acide humique sont plus importants que ceux de l'acide fulvique correspondant. Pour l'acide humique, l'interaction avec les vésicules s'accentue à mesure que le pH diminue, tel qu'observé avec les algues, mais pour l'acide fulvique l'intensité de l'interaction avec les vésicules ne varie pas dans la gamme de pH 5,8 - 7,6. L'incorporation dans les vésicules d'un phospholipide portant une charge nette négative réduit de beaucoup l'intensité de l'interaction avec l'acide humique et l'acide fulvique. Lorsqu'adsorbés à la surface de Selenastrum capricornutum (pH 5), ces substances humiques augmentent également la perméabilité membranaire de cette algue vis-à-vis d'une sonde hydrophobe (fluorescéine diactétate); par ailleurs, il n'y a pas d'effets en absence d'adsorption (pH 7). Nous avons finalement étudié la prise en charge du Cd en présence de substances humiques. Deux modes de prise en charge ont été étudiés : le transport passif à travers la membrane cellulaire (en présence d'un complexe hydrophobe), et le transport facilité (en présence de complexes hydrophiles). Chez S. capricornutum, la prise en charge du Cd sous forme d'un complexe hydrophobe, Cd(diethyldithiocarbamate)₂°, est augmentée en présence de substances humiques adsorbées. Nous avons également comparé la prise en charge du Cd, présent sous formes de complexes hydrophiles, pour deux milieux à une même concentration de Cd libre, mesurée par une technique d'échange ionique. Dans l'un des milieux, le Cd était complexé par l'acide fulvique ou l'acide humique, alors que dans l'autre, le Cd était complexé par un ligand synthétique, l'acide nitrilotriacétique (NTA). En accord avec le modèle de l'ion libre, MIL, la prise en charge de Cd par les algues vertes S. capricornutum et Chlamydomonas reinhardtii peut être prédite à partir de la complexation en solution du Cd par les substances humiques, et ce, même en présence d'acide fulvique ou humique adsorbé à la surface de l'algue. Ces résultats nous amènent à conclure que l'adsorption des substances humiques à la surface des algues unicellulaires résulte en partie d'interactions hydrophobes et qu'elle est modulée par le pH, par la charge nette négative à la surface de l'algue, et par la composition des substances humiques (acide fulvique versus acide humique). Nous avons également montré que les substances humiques peuvent agir directement sur la biodisponibilité du Cd par une augmentation du transport passif du Cd sous forme d'un complexe lipophile, et indirectement, en réduisant la biodisponibilité du Cd par la complexation du métal en solution.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Campbell, Peter G.C.
Mots-clés libres: algue unicellulaire; aquatique; biologie; cellule; dissolution; effet; implication; interaction; mécanisme; membrane; organisme; phytoplancton; psychologie; substance humique
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 21:40
Dernière modification: 17 mars 2016 17:35
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2015

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