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Bioaccumulation du cadmium par des algues vertes unicellulaires : influence des ligands organiques, du pH et des substances humiques.

Boullemant, Amiel (2007). Bioaccumulation du cadmium par des algues vertes unicellulaires : influence des ligands organiques, du pH et des substances humiques. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 328 p.

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Résumé

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Dans le cadre de ce doctorat, nous avons étudié la prise en charge de complexes du Cd neutres et lipophiles (Cd(DDC)2o, Cd(XANT)2o et Cd(Ox)2o; DDC = diéthyl-dithiocarbamate, XANT = éthyl-xanthate et Ox = 8-hydroxyquinoline), dans une gamme de pH représentative des eaux de surface naturelles (entre 5,5 et 7), en présence ou non de substances humiques dissoutes (acides humiques, acides fulviques et matière organique naturelle non fractionnée), le tout par des algues vertes unicellulaires d'eaux douces (Chlamydomonas reinhardtii, Pseudokirchneriella subcapitata et Chlorella pyrenoidosa). La prise en charge de tels complexes neutres représente une exception au modèle du ligand biotique (ou BLM) puisqu'ils sont beaucoup plus bioaccumulés (par diffusion passive) que le métal libre seul (par des transporteurs à la surface des membranes biologiques). En outre, il n'existe pas de consensus dans la littérature à propos des effets des substances humiques sur la prise en charge (augmentation, aucun effet, diminution) des métaux libres par des organismes aquatiques. Quant aux effets des substances humiques sur la bioaccumulation des complexes neutres, les recherches sont quasi inexistantes. Cette étude visait donc à combler ce manque. Nos travaux démontrent que la bioaccumulation des complexes neutres Cd(L)2o (L = DDC, XANT ou Ox) est plus élevée que celle du Cd2+ seul, quelque soit le pH et l'espèce algale considérée; il s'agit donc d'un phénomène général. Cependant, cette augmentation est nettement plus limitée à pH 5,5 que 7, le pH influençant probablement la perméabilité membranaire des algues. L'ajout de substances humiques (SH) diminue la prise en charge à l'état stationnaire des complexes Cd(L)2o à pH 7 quelle que soit l'espèce algale. L'association entre les acides humiques (AH) et les complexes Cd(L)2o, dans la solution d'exposition, explique en partie cette diminution. Cette association constitue le premier effet des SH ; elle découle de la formation de complexes ternaires impliquant le Cd, les SH et le ligand L. A pH 5,5 la prise en charge à l'état stationnaire n'est pas modifiée en présence des SH voire, dans certains cas, elle est augmentée et ce malgré l'association entre les AH et les complexes Cd(L)2o. Il s'agit ici d'un second effet des SH, à savoir leur action de perméabiliser les membranes biologiques vis à vis de solutés neutres et lipophiles. L'insertion des AH dans les membranes biologiques est un des phénomènes qui peut expliquer ces résultats. En ce qui concerne la constante d'internalisation des complexes Cd(L)2o, elle est le plus souvent augmentée en présence des SH et ce aux deux pH, mais les explications font appel à plusieurs phénomènes simultanés (fluidité de la membrane, insertion des AH dans la membrane, perméabilisation de la membrane due à l'excès de ligand). D'un point de vue général, la prise en charge de complexes neutres Cd(L)2o est influencée par: l'espèce algale, le pH, le coefficient de partage octanol-eau des complexes Cd(L)2o, la présence de SH (association Cd(L)2o + SH ; insertion des SH dans la membrane cellulaire), et par l'excès de ligand organique L en solution (effet perméabilisant les membranes biologiques ). Enfin, concernant l'influence des SH sur la bioaccumulation de complexes neutres, nos résultats ont démontré des effets duaux : i) en liant les complexes neutres à pH 7 (la nouvelle molécule est alors non biodisponible) et ii) en augmentant la perméabilité membranaire, surtout à pH acide, probablement par insertion dans la membrane biologique. Suivant la fraction des SH et l'espèce algale des différences apparaissent.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Campbell, Peter G.C.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Fortin, Claude
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: algues vertes; unicellulaires; cadmium; ligands; lipophiles; pH
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 nov. 2012 17:05
Dernière modification: 11 nov. 2015 18:56
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/441

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