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Étude du role de la matiere organique naturelle dans l’accumulation et la toxicite du platine chez differents producteurs primaires d’eau douce.

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Hourtané, Océane (2019). Étude du role de la matiere organique naturelle dans l’accumulation et la toxicite du platine chez differents producteurs primaires d’eau douce. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 178 p.

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Résumé

Les éléments du groupe platine (EGP) sont d’un intérêt grandissant en écotoxicologie. La demande pour ces métaux rares est très importante, notamment pour les pots catalytiques dans l’industrie automobile. Cela amène à une contamination de l’environnement due au rejet d’EGP dans les fumées d’échappement. Ils sont principalement émis sous forme de particules, mais peuvent subir des transformations en atteignant les systèmes aquatiques et interagir avec la matière organique naturelle (MON) et les organismes aquatiques. D’après le modèle du ligand biotique (BLM), la formation de complexes réduit la biodisponibilité d’un métal. En conséquence, la toxicité devrait s’en voir réduite, mais certains exemples avec les EGP suggèrent le contraire. Ce projet traite de l’accumulation et la toxicité du platine chez trois microalgues exposées à une gamme de concentrations en platine allant jusqu’à 200 μg/L. Deux espèces d’algues vertes : Chlorella fusca et Chlamydomonas reinhardtii et une diatomée : Nitzschia palea ont été utilisées comme organismes d’étude. L’inhibition de la croissance et l’internalisation du platine ont été déterminées pour trois concentrations (0, 10 et 20 mg C/L) d’acides humiques (AH, Acides Humiques de la Rivière Suwannee). En parallèle, la spéciation du platine en présence d’AH a été déterminée expérimentalement grâce à une méthode d’ultrafiltration partielle. Puis, de façon à mieux comprendre les impacts à l’échelle de la cellule, des analyses transcriptomiques ont été réalisées sur C. reinhardtii et N. palea. Les résultats montrent que la toxicité du platine était plus importante en présence d’AH pour les deux espèces algues vertes alors qu’un effet protecteur (plus grand que celui prédit par le BLM) est observé chez la diatomée. Le rôle du frustule en silice qui entoure la membrane plasmique dans cet effet protecteur en présence d’AH reste à déterminer. Ces résultats contraires au modèle du ligand biotique démontrent l’importance de ce genre d’études pour mieux prédire la biodisponibilité des métaux en présence de ligands complexes comme la MON. De plus, tout cela soulève des inquiétudes sur l’impact du platine chez les microalgues dans des conditions environnementales réalistes (avec MON ubiquiste), surtout vue l’importance écologique des producteurs primaires.

Abstract

There is a growing interest for platinum group elements (PGEs) in ecotoxicology. The demand for these rare metals is very high especially for catalysts in the automobile industry, leading to environmental contamination owing to their release with exhaust fumes. PGEs are mostly emitted as particles, but as they reach aquatic ecosystems they can undergo transformations and interact with natural organic matter (NOM). According to the biotic ligand model (BLM), the formation of complexes reduces metal bioavailability to living cells. As a consequence, overall toxicity should be minimized in presence of NOM but several observations with PGEs suggest otherwise. This study focused on the uptake and toxicity of platinum for three microalgae exposed to a range of platinum concentrations up to 200 μg/L. Two green algae (Chlorella fusca and Chlamydomonas reinhardtii) and a periphytic diatom (Nitzschia palea) were studied as test organisms. Growth inhibition and platinum internalization were determined at three concentrations (0, 10 and 20 mg C/L) of humic acid (HA; Suwannee River Humic Acid). In parallel, platinum speciation in the presence of HA was determined experimentally using a partial ultrafiltration method. To better understand the impact of platinum at the cellular level, transcriptomic analyses were also performed on C. reinhardtii and N. palea. Results show that the toxicity of platinum is enhanced in the presence of HA for both green algae, whereas a protective effect (greater than that predicted by the BLM) was observed for the diatom. The role of the silica frustule surrounding the cell membrane will be investigated as a potential explanation for the difference in HA impact on PGEs uptake and toxicity compared to green algae. These results appear to be in conflict with the biotic ligand model, demonstrating the importance to continue such studies in order to better predict bioavailability of metals in presence of complex ligands such as NOM. Also, it raises the issue of the impact of platinum on microalgae under realistic environmental conditions (with ubiquitous NOM), primary producers being of great ecological importance.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Fortin, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse: Feurtel-Mazel, Agnès; Gonzalez, Patrice
Mots-clés libres: platine; matière organique naturelle; acides humiques; algue verte; diatomée; spéciation métallique; biodisponibilité; bioaccumulation; toxicité; transcriptomique; platinum; natural organic matter; humic acid; green algae; diatom; metal speciation; bioavailability; uptake; toxicity; transcriptomics
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 12 mars 2020 17:42
Dernière modification: 12 mars 2020 17:42
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/9731

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