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.
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: |
Thèse
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 |
Actions (Identification requise)
 |
Modifier la notice |