Dissertations / Theses on the topic 'Indicateurs/Bioindicateurs'

La Directive Cadre Européenne sur l'eau impose d'évaluer la qualité des cours d'eau au moyen d'indicateurs chimiques et biologiques dont les diatomées font partie. Les indices basés sur la composition taxonomique et l'abondance relative des taxa de diatomées sont robustes. Cependant, de nombreux échantillons doivent être analysés chaque année alors que l'identification de ces micro-algues en microscopie optique est difficile à cause des incertitudes taxonomiques, et nécessite temps et expertise. Ainsi, des améliorations peuvent encore être apportées pour faciliter le suivi en routine de la qualité de l'eau. Les techniques de biologie moléculaire sont des outils efficaces pour identifier les microorganismes et pourraient donc être utilisées pour améliorer l'identification des diatomées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de compléter les connaissances sur la taxonomie des diatomées d'eau douce par des méthodes moléculaires et de progresser dans le développement d'un outil moléculaire permettant l'identification des diatomées dans des échantillons naturels, en vue de son utilisation en bioindication. L'étude de la taxonomie de plusieurs groupes de diatomées a été réalisée en combinant des approches morphologiques et des approches moléculaires. Nos travaux ont montré les capacités des séquences ADN pour discriminer les taxa de diatomées et révéler leurs relations phylogénétiques. L'utilisation de séquences ADN a montré que les critères morphologiques utilisés pour identifier les diatomées ne correspondaient pas systématiquement à leurs relations phylogénétiques. L'utilisation de différents marqueurs a permis des discriminations à différents niveaux taxonomiques. Nos résultats ont également révélé l'importance de combiner des approches complémentaires, morphologiques et moléculaires, pour améliorer notre compréhension des relations entre les différents taxa de diatomées et ainsi stabiliser leur taxonomie. Les séquences ADN permettant une discrimination des taxa de diatomées, nous avons testé un outil moléculaire de séquençage haut-débit, le pyroséquençage 454, dans le but d'identifier les taxa composant les communautés de diatomées. Nous avons ainsi assemblé des bases de séquences de référence bénéficiant d'une identification taxonomique. Nous avons également participé au développement d'outils bioinformatiques nécessaires à l'analyse des données de pyroséquençage. Enfin, nous avons pu tester ces outils pour établir des inventaires taxonomiques de diatomées dans des communautés artificielles (mélanges de souches) et dans des communautés environnementales (biofilms d'eau douce). Ces études ont prouvé le potentiel du pyroséquençage 454 pour étudier les communautés de diatomées à des niveaux taxonomiques précis. La comparaison de différents marqueurs nucléiques a révélé que le marqueur rbcL était le marqueur le plus adapté à l'identification des diatomées par pyroséquençage. En effet, en prenant en compte les bases de séquences de référence, la reproductibilité et les biais de la méthode ainsi que le pouvoir résolutif du marqueur, l'utilisation du rbcL a permis la meilleure estimation de la composition en diatomées d'échantillons complexes. Des progrès devront encore être faits avant de pouvoir utiliser les outils moléculaires pour évaluer la qualité de l'eau par les diatomées. Cependant nos différentes études permettront de guider les prochaines analyses de manière à aboutir à un suivi de la qualité de l'eau basé sur des inventaires moléculaires des taxa de diatomées
The European Water Framework Directive requires assessing the river quality using chemical and biological indicators among which are diatoms. Indices based on taxonomic composition and relative abundance of diatom taxa are robust. However, thousands of diatom samples are analyzed every year while microscopic identification is difficult due to taxonomic uncertainties, and requires time and expertise. Thus, it is still possible to improve the routine monitoring of water quality. The molecular biology techniques are accurate tools to identify microorganisms and could be used to enhance diatom identification. The objectives of this thesis were therefore to improve our knowledge on the freshwater diatom taxonomy by molecular methods and to progress in the development of a molecular tool in order to identify diatoms in natural samples, thus improving bioindication tools. The taxonomic study of several groups of diatoms was achieved by combining morphological and molecular approaches. Our results showed the capacity of DNA sequences to discriminate diatom taxa and revealed their phylogenetic relationships. The use of DNA sequences showed that the morphological criteria used to identify diatoms do not correspond systematically to their phylogenetic relationships. The use of different markers allowed discrimination at different taxonomic levels. Our results also revealed the importance of combining complementary approaches, morphological and molecular, to improve our understanding of the relationships between different diatom taxa and thus stabilize their taxonomy. As DNA sequences allowed discrimination of diatom taxa, we tested a molecular tool of high throughput sequencing, 454 pyrosequencing, in order to identify the diatom composition of communities. We assembled reference libraries of sequences linked to taxonomic identification and we contributed to the development of bioinformatic tools required to analyze data from pyrosequencing. Finally, we tested these tools to establish taxonomic inventories of diatoms in artificial communities (mixtures of strains) and environmental communities (freshwater biofilm samples). The studies showed the potential of 454 pyrosequencing to accurately analyze diatom communities. The comparison of different nucleic markers revealed that the rbcL marker was the most suitable to identify diatoms using pyrosequencing. Indeed, taking into account reference libraries, reproducibility and bias of the method, and the resolving power of marker, the use of rbcL allowed the best estimation of the diatom composition in complex samples. Improvements will be necessary to use molecular tools in order to assess water quality using diatoms. However our studies lead the way for future experiments in order to achieve a monitoring of water quality based on molecular inventories of diatom taxa

Le développement des activités industrielles et agricoles du siècle dernier a eu pour conséquence le rejet de substances chimiques dans l’environnement, qui contaminent les écosystèmes, et peuvent s’accumuler dans les plantes, les sédiments, et le long des chaînes alimentaires. Il apparait primordial d’effectuer une évaluation du risque écologique associé à la présence de ces composés dans les milieux naturels et les espèces sentinelles sont des outils judicieux pour déterminer l’exposition des individus et évaluer les conséquences sur les organismes. Les amphibiens et les reptiles possèdent des caractéristiques écologiques et biologiques qui les rendent potentiellement intéressants en tant qu’espèces sentinelles. L’objectif des études présentées dans cette thèse est de déterminer la disponibilité de certaines substances dans l’environnement, et d’évaluer les effets de la contamination environnementale sur les organismes en utilisant plusieurs espèces de reptiles et d’amphibiens, (i) en mesurant les niveaux de polluants accumulés dans les tissus d’espèces de reptiles ; (ii) en évaluant l’influence d’un habitat contaminé sur la morphologie d’adultes de crapaud commun (Bufo bufo) ; (iii) en mesurant de manière expérimentale l’impact d’une molécule fréquemment retrouvée dans l’environnement sur le développement de têtards de crapaud commun. Nos résultats montrent d’une part que les reptiles accumulent efficacement les polluants organiques et les éléments traces métalliques dans leurs tissus, et permettent d’évaluer efficacement la contamination globale d’une zone, mais aussi de mettre en évidence des pollutions ponctuelles localisées. D’autre part, nos travaux montrent une influence de l’habitat agricole sur la morphologie du crapaud commun, potentiellement causé par la présence de contaminants dans ces milieux. Enfin, nous avons pu mettre en évidence un effet de concentrations faibles d’AMPA, métabolite principal du glyphosate, sur le développement de têtards de crapaud commun. Les amphibiens constituent donc des organismes efficaces pour étudier l’impact de la contamination de l’environnement sur les caractéristiques individuelles. Nos travaux montrent ainsi l’utilité de certaines espèces de reptiles et d’amphibiens comme espèces sentinelles de la présence de contaminants dans l’environnement et de leur impact potentiel sur les organismes. Les travaux en écotoxicologie qui portent sur ces organismes restent trop rares, et il est impératif de développer la recherche dans ce domaine, pour participer de manière efficace à l’évaluation du risque environnemental
The development of industrial and agricultural activities over the last century has resulted in the release of chemicals into the environment, which contaminate ecosystems and can accumulate in plants, sediments and across food webs. As such, it is essential to conduct an assessment of the ecological risk associated with the presence of these compounds in natural environments. Achieving this can be aided through the study of sentinel species, which can be used to determine exposure rates of individuals and assess how these subsequently impact wildlife. Amphibians and reptiles display ecological and biological characteristics that may make them particularly attractive as sentinel species. The collection of studies presented in this thesis aims to determine the availability of contaminants in the environment and estimate the effects of this on individual traits of living organisms. Across several species of reptiles and amphibians we, (i) measured levels of pollutants accumulated in the tissues of several reptile species ; (ii) assessed how contaminated habitats impact the morphology of adult common toads (Bufo bufo) ; and (iii) experimentally measured the influence of a molecule frequently detected in the environment on common toad tadpoles’ growth. Results show that reptiles efficiently accumulate organic pollutants and metal trace elements in their tissues, and thereby allow efficient evaluation of the global contamination of an area, as well as the occurrence of localized pollution events. In addition, our work shows an influence of the agricultural habitat on the morphology of adult common toads, which is potentially a consequence of the presence of chemicals in these environments. Finally, we were able to demonstrate an effect of low concentrations of AMPA, the main metabolite of glyphosate, on the development of common toad tadpoles. Amphibians are therefore efficient organisms to study the impact of environmental contamination on individual characteristics. Our work shows the usefulness of certain species of reptiles and amphibians as sentinel species for the presence of contaminants in the environment, and their potential impact on organisms. Ecotoxicological studies on these organisms remain too scarce, and it is imperative to develop research in this field, to participate effectively in the assessment of environmental risk

Le sol représente le support de la production agricole. A l’interface avec les autres compartiments de la biosphère, il remplit de nombreuses fonctions essentielles à la fourniture de services écosystémiques nécessaires au bien-être de nos sociétés. C’est aussi une ressource non renouvelable dont les propriétés physicochimiques et biologiques ont été altérées par le développement de l’agriculture intensive. La prise de conscience actuelle de cet état de fait a révélé la nécessité de définir de nouveaux modes de gestion adaptés à la préservation et à l’utilisation durable des sols. Elle a ainsi marqué l’entrée dans l’ère de l’agroécologie qui prône un modèle de production optimisant notamment les services rendus par la biodiversité afin de réduire le recours aux intrants et à l’utilisation d’énergie. Pour atteindre cet objectif, le développement d’une gamme d’indicateurs permettant d’évaluer les pratiques/systèmes agricoles en rendant compte de la qualité biologique du sol est donc indispensable. Cette thèse, dont l’objectif est de contribuer au développement de bioindicateurs microbiens de la qualité du sol, s’inscrit dans ce contexte agroécologique. Le choix de travailler sur les communautés microbiennes se justifie pleinement dans cette problématique car elles sont (i) présentes avec une forte densité et diversité dans tous les environnements, (ii) fortement impliquées dans le fonctionnement biologique et les services rendus par le sol, et (iii) elles répondent de façon très sensible aux changements des conditions environnementales en termes de modification de biomasse, de structure/diversité et d’activité. Elles offrent donc un potentiel important en termes de développement de bioindicateurs. Ce travail a porté plus précisément sur l’évaluation de deux indicateurs complémentaires : (i) la biomasse moléculaire microbienne et (ii) la diversité taxonomique microbienne. Dans une première partie nous avons éprouvé la robustesse de ces deux indicateurs en évaluant les biais associés à chacune des étapes techniques des procédures mises en œuvre pour leur mesure. Nous avons ensuite utilisé ces deux indicateurs dans différents contextes agronomiques pour évaluer leur pertinence. Un premier travail a ainsi consisté à suivre la réhabilitation du patrimoine microbien, par l’implantation d’une culture à vocation énergétique, d’un sol pollué irrigué pendant une centaine d’années par des eaux usées. Une seconde application a porté sur l’étude de l’impact de différentes pratiques agricoles sur les communautés microbiennes selon l’intensité du travail du sol (labour vs. travail réduit), la gestion des résidus de culture (export vs. restitution), et le type de culture (annuelle vs. pérenne).Les résultats montrent que la biomasse moléculaire microbienne et la diversité taxonomique obtenue par séquençage massif sont deux bioindicateurs robustes et sensibles pour décrire la qualité microbiologique des sols agricoles dans des contextes très variés. Ces deux indicateurs permettent de mettre en évidence aussi bien des perturbations des sols que l’impact positif de pratiques innovantes. Ils peuvent donc représenter des outils performants pour l’évaluation des systèmes agricoles, aidant à une amélioration de leur mode de gestion et, à long terme, permettant une utilisation durable des ressources fournies par ces sols
Soil is the support of agricultural production. It performs many functions essential to the provision of ecosystem services necessary for the well-being of our societies. Soil physicochemical and biological properties have been altered by the development of intensive agriculture while it is a non-renewable resource, revealing the need to develop new management practices suitable for the sustainability of soil quality. This also marked the entry into the “Agroecology” era, which promotes the development of new agricultural systems optimizing services provided by biodiversity to reduce the use of inputs and energy use. To achieve this aim, the development of a range of indicators to assess the impact of agricultural practices on the biological quality of the soil is essential. This thesis, which aims to contribute to the development of microbial bio-indicators of soil quality, is a part of this agroecological context. The choice to work on microbial communities is fully justified because they are (i) present with a high abundance and diversity in all environments, (ii) heavily involved in biological functioning and the soil ecosystem services, (iii) they respond very sensitive to changes in environmental conditions in terms of biomass, diversity and activity. They therefore have significant potential in terms of bio-indicators of development. This work has focused specifically on the evaluation of two complementary bioindicators: (i) the microbial molecular biomass and (ii) the microbial taxonomic diversity. In a first part we tested the robustness of these two bioindicators by assessing the biases associated with each of the procedure technical steps used for their measurement. We then used these bioindicators in different agricultural contexts to assess their sensitivity. A first work has followed the rehabilitation of microbial patrimony of a polluted soil irrigated for a hundred years by sewage, by implanting a bioenergy crop. A second application has focused on the impact of different agricultural practices on microbial communities depending on the intensity of tillage (tillage vs. reduced tillage), management of crop residues (export vs. restitution), and the crop type (annual vs. perennial). Results highlighted that microbial molecular biomass and microbial taxonomic diversity achieved by high throughput sequencing are both robust and sensitive bioindicators to describe the microbiological quality of agricultural soils in very different contexts. Both bioindicators allow evidencing soil disturbances but also the positive impact of innovative practices. They may therefore represent powerful tools for the assessment of agricultural systems, helping to improve their long term management, allowing a sustainable use of resources provided by soils

L'Ecrevisse à pattes blanches ou Austropotamobius pallipes est un des organismes sentinelles des rivières françaises dont le déclin accompagne la dégradation progressive des masses d'eau superficielle. Les programmes de repeuplement pour la conservation de l'espèce s'inscrivent dans le cadre de la restauration écologique et de la surveillance de la bonne qualité des milieux. Pour leur réussite, il est nécessaire de pouvoir évaluer le potentiel d'un site à être repeupler. En ce sens, le présent travail a proposé l'emploi des éphéméroptères et de la matière organique comme indicateurs. L'étude a été menée sur des ruisseaux de têtes de bassin des Deux-Sèvres qui constituent encore des sites à A. pallipes. La présence de certaines familles d'éphéméroptères (Leptophlebiidae) est corrélée avec la présence de cette écrevisse. Ces indicateurs biologiques ont prouvé leur efficacité dans le cadre de campagne de repeuplements réussis. Les propriétés de fluorescence de la matière organique expriment le fonctionnement des milieux et par extension leur qualité. Un modèle statistique bâti sur ces propriétés permet également de prédire la probabilité de présence ou d’absence d’A. pallipes pour un site donné. Les deux indicateurs proposés dans ce travail ont montré leur potentiel pour servir d'outil à la réintroduction de cette espèce
White-clawed crayfish (Austopotamobius pallipes) is a sentinel organism in French rivers. Its decline follows the progressive degradation of the masses of water surfaces. Restocking programs for the conservation of this species take place in the frame of ecological restoring and monitoring of good environment quality. For their success, it is necessary to evaluate the potential of a site to be repopulated. In this sense, the present work proposes the use of Ephemeroptera (Leptophlebiidae) and Organic Matter as indicators. This study was conducted in headwater streams of the Deux-Sèvres region (France), which are suitable sites for A. pallipes. The presence of certain species of mayflies is correlated with the presence of this white-clawed crayfish. This biological indicator had proven its efficiency under a succeeded restocking campaign. The fluorescence properties of the Organic Matter express the functionning of the sites and by expansion their quality. A statistical model built on these properties also allows to predict the probability of a site for the presence or absence of A. pallipes. Two indicators proposed in this work have shown their potential toserve as a tool for the reintroduction of this species

L'évaluation de l'état biologique des sols est un élément important de jugement de la durabilité des agrosystèmes et des pratiques culturales. Au sein du sol, les micro-organismes représentent des sources potentielles de bioindicateurs/biomarqueurs, permettant la construction de cet indicateur. L'objectif de ce travail est de déterminer parmi les paramètres microbiens caractéristiques de la taille, de l'activité et de la diversité des communautés microbiennes naturelles, des indicateurs les plus susceptibles de donner lieu à des analyses de routine ainsi que leurs domaines de variabilité naturelle respectifs. Dans une première partie, une séparation préalable des corps microbiens combinant une dispersion mécanique dans un milieu chimique dispersant et une séparation densitométrique a été mise au point et permis d'extraire entre 7 et 15% des micro-organismes selon le type de sol. Dans une deuxième partie, de part l'obtention d'une suspension cellulaire purifiée, élargissant les possibilités analytiques aux kits commerciaux d'analyses biochimiques de cultures microbiennes, l'utilisation de techniques spectrophotométriques a permis d'accéder aux caractéristiques microbiennes. Seule, la détermination de la diversité spécifique reste tributaire de techniques moléculaires peu automatisables. Enfin, la variabilité spatiale de ces paramètres microbiens a été étudiée sur une parcelle viticole et comparée à celle de paramètres physico-chimiques du sol, permettant de valider les approches analytiques retenues, de faire apparaître des liens entre variables abiotiques et biologiques, mais surtout de soulever le problème de la taille de l'échantillonnage pour ce qui concerne les variables biologiques.

Les Taillis à Très Courte Rotation sont une culture destinée à produire des plaquettes de bois énergie. L'objectif de la thèse était d'étudier l'impact des TTCR sur le fonctionnement des sols et de proposer des indicateurs de qualité. Cinq prélèvements ont été effectués chaque printemps et automne entre 2010 et 2012 sur les sols de quatre couples de TTCR et bandes enherbées, d'une forêt alluviale et d'un agrosystème, localisés dans la vallée de l'Aisne. Les paramètres suivants ont été mesurés: matières organiques, carbone total, capacité d'échange cationique et éléments échangeables, phosphore disponible, minéralisation du carbone et de l'azote, biomasse, abondance et diversité des communautés lombriciennes, abondance relative et diversité des communautés fongiques et bactériennes, activités enzymatiques, caractérisations physiques et chimiques des matières organiques. 6 années après la mise en place des TTCR, les densités fongiques et lombriciennes, la respiration basale, l'activité laccase étaient plus élevées dans les TTCR par rapport à l'agrosystème. Ces modifications peuvent être reliées aux changements quantitatifs et qualitatifs des matières organiques (augmentation du C/N, diminution de l'indice hydrogène). L'azote et le phosphore semblent être limitant mais les retours importants et le turn over rapide de la MO viennent tamponner les fortes exportations. Ces mesures ont conduit à la définition d'indicateurs et aboutissent à la proposition de trois indices : fertilité, activité biologique, abondance et diversité des communautés biologiques. L'utilisation des courbes de réponses principales confirme l'effet positif des TTCR sur la qualité du sol, observée avec le calcul d'indices synthétiques
Short Rotation Coppices (SRC) are a crop system intended to produce energy wood chips. This thesis aimed at assessing the impact of SRC on soil functioning and proposing quality indicators. Five samplings were performed in spring and autumn between 2010 and 2012 on plots including four couples of SRC and grassland, an alluvial forest and an agrosystem, in the Aisne valley. The following parameters were monitored: organic matter, total carbon, cation capacity exchange, available phosphorus, carbon and nitrogen basal respiration, earthworm biomass, density and diversity, fungal and bacterial density and diversity, enzymatic activity, physical and chemical organic matter characterisations. 6 years after conversion to SRC, earthworm and fungal density, basal respiration and laccase activity were higher in SRC soil compared to conventional agrosystem. These changes can be linked to qualitative and quantitative organic matter evolutions (increase of the C/N ratio and decrease of hydrogen index). Nitrogen and phosphorus seemed to be limiting factors for SRC crop yields. However, soil nutrient return and the good turnover of organic matter can buffer strong exportations. The measured parameters led to indicator definition and proposition of three indices: fertility, biological activity, density and diversity of biological communities. Principal response curves confirmed the positive effect of SRC on soil quality as observed with synthetic indices calculation

L'évaluation du niveau ce contamination polymétallique en écosystème terrestre nécessite le choix d'organismes bioindicateurs pertinents. Cette étude valide la capacité bioindicatrice des gastéropodes terrestres. Helix aspersa aspersa et Cepaea nemoralis présentent des capacités de niveau équivalent. Une grille d'évaluation de la contamination polymétallique avec 4 classes pour 8 métaux a été proposée. L'usage de Helix pomatia nécessitera des recherches ultérieures avec établissement d'une grille spécifique. Le choix de Helix aspersa aspersa en biosurveillance active est justifiée par la possibilité d'obtenir un élevage contrôlé des individus exempts de contamination métallique après amélioration de l'aliment. L'étude des niveaux de bioaccumulation atteints pour 8 métaux, dans des conditions variées (animaux d'élevage, animaux autochtones ou transférés), sur sites non contaminés ou contaminés (proximité autoroutière, trafic urbain, ancienne mine de cuivre, CET remédié, aciérie électrique), a permis de valider la grille d'évaluation du niveau de contamination en conservant 4 classes pour Cu, Mn, Cd, Ni et 5 classes pour Fe, Zn, Cr et Pb. Pour le plomb, la distinction entre le plomb d'origine pédologique et le plomb provenant des activités anthropiques peut être réalisée par l'étude des rapports isotopiques entre [exposant]206Pb, [exposant]Pb207 et [exposant]208Pb qui permet de distinguer le pôle « essence-trafic », pôle « industrie » et le pôle « nature ». Une étude ultrastructurale et microanalytique du néphrocyte a mis en évidence l'existence d'un ergastoplasme ondulé original et celle de la production de concrétions majoritairement constituées de silice amorphe. La biominéralisation à base de calcium (pyrophospathes) a été vérifiée ainsi que son rôle de piégeage. Cette biominéralisation représente une voie importante de décontamination pour l'organisme, mais aussi pour l'écosystème
The evaluation of the level of the polymetallic contamination in ground ecosystem requires the choice of relevant bioindicator organisms. This study confirms the bioindicative capacity of ground gastropods. Helix aspersa aspersa and Cepaea nemoralis present capacities of equivalent level. A grid of evaluation of the polymetallic contamination with 4 or 5 classes for 8 metals was proposed. The use of Helix pomatia wil require later researches with establishment of a specific grid. Helix aspersa aspersa choice in active biosurvey is justified by the possibility of obtaining a controlled farming by the individuals exempt from metal contamination after improvement of the food. The study of the levels of bioaccumulation reached for 8 metals, in varied conditions (farming animals, autochtonous or transfered animals), on not contamined or contamined sites (motorway, urban traffic, old coppermine, THC, electric steelworks), allowed to validate the grid of evaluation of the level of contamination by keeping 4 classes for Cu, Mn, Cd, Ni and 5 classes for Fe, Zn, Cr et Pb. For the lead, the distinction between the lead of pedogeological origin and the lead resulting from anthropogenic activities cand be realized by the study of the pole "petrol-trafic", the pole "industry" and the "wild" pole. An ultrastructural and microanalytical study of the nephrocyte put in evidence the existence of an original wavy ergastoplasm and that of a production of concretions mainly constituted by amorphous silica. The biomineralization on base of calcium (pyrophosphates) was verified as well as its role of trap. This biomineralization represents an important way of decontamination of the organism, but also likely for the ecosystem

Les bactéries jouent un rôle majeur dans la mobilité de l’arsenic (As) dans l’environnement. L’objectif de cette thèse était d’identifier les acteurs bactériens clés de la biotransformation de l’As pouvant être utilisés comme bioindicateurs du devenir de l’As dans les sites pollués. De nouveaux outils moléculaires ont été développés sur les gènes aoxB, codant la sous-unité catalytique de l’AsIII-oxydase, et validés pour analyser qualitativement et quantitativement les communautés AsIII-oxydantes. La pertinence de l’usage de ce gène comme marqueur fonctionnel a été démontrée par sa détection exclusive chez toutes les bactéries AsIII-oxydantes testées et une phylogénie AoxB cohérente et similaire à celle de l’ARNr 16S. Les approches de DGGE et de PCR en temps réel appliquées aux gènes aoxB ont permis d’évaluer rapidement et sensiblement les variations de communautés AsIII-oxydantes associées à différentes teneurs et spéciations d’As dans des eaux. La coexistence de diverses bactéries AsIII-oxydantes et AsV-réductrices a également été démontrée dans des sols industriels et agricoles. La microflore indigène est ainsi capable d’influencer la spéciation/mobilité de l’As initialement présent et/ou adsorbé sur des oxy-hydroxydes de fer selon les conditions redox du milieu. L’usage des gènes fonctionnels aoxB et arrA, marqueurs des bactéries AsIII-oxydantes et respirant l’AsV, est pertinent pour évaluer les transformations potentielles de l’As. L’effet de bactéries agissant indirectement sur la mobilité de l’As a également été révélé. La détection de ces activités bactériennes à l’aide d’outils moléculaires est prometteuse pour évaluer la mobilité de l’As dans un écosystème donné
Bacteria can play a major role in the environmental mobility of arsenic (As). The aim of this study was to identify key bacterial players involved in the biotransformation of As and to use them as bioindicators or predictive tools of As behaviour in polluted sites. Novel molecular tools were developed based on the aoxB gene which encodes the catalytic subunit of AsIII-oxidase, and validated for use in the qualitative and quantitative analysis of the AsIII-oxidizing bacterial community. The aoxB gene was exclusively detected in all tested AsIII-oxidizing bacteria and AoxB and 16S rRNA gene phylogenies were broadly coherent, demonstrating the usefulness of the aoxB gene as a powerful functional marker. The application of DGGE and real-time PCR on aoxB genes allowed the rapid and sensitive evaluation of changes in the AsIII-oxidizing community as a function of As speciation and pollution level in surface and groundwaters. AsIII-oxidizers and AsV-reducers were found to coexist in tested soils. The crucial role of indirectly As-mobilizing bacteria was also revealed. Indigenous microflorae affected the speciation and mobility of As inherent within the environmental matrix and/or adsorbed on iron oxy-hydroxydes, according to redox conditions. The relevance of the use of aoxB and arrA genes, as functional markers of AsIII-oxidizers and AsV-reducers, respectively, to evaluate potential As transformation was demonstrated. The detection of these bacterial communities using molecular tools was shown to have great promise in the prediction of As mobility in the environment

Afin de limiter et prévenir la dégradation des écosystèmes côtiers, il est nécessaire de développer des outils efficaces d’évaluation et de suivi de la qualité des milieux. Le potentiel de bioindication de la qualité des eaux par les algues a été évalué dans un contexte d’échouages d’algues à Grandcamp-Maisy et Courseulles-sur-Mer (Calvados). Ces accumulations estivales se caractérisent par une grande hétérogénéité qualitative (Rhodophyta, Phaeophyta, Chlorophyta) et quantitative et sont le fait de la proximité de platiers rocheux colonisés par les algues. Cependant leur biodiversité s’est avérée relativement pauvre en raison de la faible bathymétrie des estrans et de la présence de larges plages sableuses. L’évaluation de l’état des peuplements à partir de l’indicateur REBENT «macroalgues intertidales» a révélé une qualité «Moyenne» des eaux due en grande partie à la spécificité des estrans plats du Calvados. Un protocole d’évaluation plus adapté (QUEROSA) a donc été mis au point. Un suivi in situ à fine échelle des paramètres biologiques (δ15N, contenu N, δ13C) de six macroalgues a été réalisé sur les 2 sites d’échouage en 2012 et 2013. Contrairement aux points de référence océanique (Chausey) et fortement anthropisé (Seine), une variation saisonnière de la signature isotopique δ15N a été mise en évidence sur les 2 sites avec des δ15N faibles au printemps suggérant une entrée d’azote agricole et élevés en fin d’été liés à une entrée d’azote régénéré issu de la décomposition des algues épaves. La comparaison in situ du δ15N des différentes algues couplée à une étude in vitro ont permis de montrer la pertinence de l’utilisation de chaque espèce comme bioindicateur
To limit and prevent the degradation of the coastal ecosystems, it is necessary to develop tools for monitoring the quality of marine environment. The potential of seaweeds for coastal water quality bioindication was evaluated in the context of seaweed beachings in Grandcamp-Maisy and Courseulles-sur-Mer (Calvados). These summer season accumulations are heterogenous in quantity and quality (a mixture of Rhodophyta, Phaeophyta and Chlorophyta species) and are originated from large rocky shores highly colonized. However, the algal biodiversity of these rocky plateaus was relatively poor due to the low bathymetry and to the wide sandy beaches. The assessment of the state of algal communities with the REBENT indicator « intertidal macroalgae » revealed a “Medium” quality of coastal waters largely due to the specificity of Calvados shores. An evaluation of coastal water quality protocol more suitable named QUEROSA, was also developed. An in situ fine-scale survey of biological parameters (δ15N, nitrogen content, δ13C) of six seaweeds species was conducted on the two stranding sites in 2012 and 2013. In contrast to oceanic (Chausey archipelago) and highly anthropized (Seine estuary) reference points, a similar temporal dynamics of δ15N signatures has been highlighted at the two study sites with low δ15N in spring suggesting inputs of agricultural nitrogen and high δ15N in late summer linked to inputs of regenerated nitrogen from decomposition of seaweed beachings. The comparison of in situ δ15N of different seaweeds species coupled with an in vitro study have shown the relevance of using each algal species as bioindicator of nitrogen pollution

L'objectif de cette thèse a été de contribuer à une meilleure compréhension de l'impact des pollutions sur les lichens dans des conditions éxpérimentales de terrain (région Lorraine, France). Les techniques d'analyses des aires d'échantillonnage des lichens épiphytes en bioindication étaient peu développées. Sans une méthode précise et une validation solide des choix de la surface d'échantillonnage, l'analyse des relevés reste subjective et les études comparatives et les hypothèses testées approximatives. Pour examiner ce problème, nous avons testé une technique opérationnelle d'échantillonnage et d'analyse spatiale, basée du recouvrement et de la fréquence lichénique. La transplantation est une technique de terrain utilisée pour l'étude des effets de la pollution de l'air et de l'accumulation d'éléments chimiques sur la symbiose lichénique. Nous l'avons utilisé pour étudier les effets des polluants gazeux et des éléments chimiques de l'air sur la physiologie de lichens exposés ou non à des précipitations. Pour analyser ces interactions, le lichen Hypogymnia physodes a été transplanté pendant l'été 2001 dans 5 sites de la vallée de la Moselle présentant des niveaux différents de pollution atmosphèrique. Dans chacun de ces sites, 6 dispositifs de transplantation, permettaient la fixation des lichens, respectivement à l'abri ou non des précipitations. Des échantillons de lichens ont été récoltés à la fin de chaque période d'exposition pour déterminer les concentrations en éléments chimiques, en chlorophylles et en malondialdéhyde, ainsi que le rapport de phéophytinisation. Des analyses de variances et en composantes principales entre les paramètres biologiques, les bioconcentrations chimiques du lichen et des paramètres statistiques de polluants gazeux ont été réalisées pour tester les relations significatives

Depuis longtemps les organismes aquatiques ont ete utilises afin d'evaluer l'etat de sante des hydrosystemes. Toutefois les indices biologiques classiques ne permettent pas de diagnostiquer les types de pollution, et integrent mal les variations naturelles, temporelles ou spatiales, des communautes. Le but de cette these est donc d'utiliser les traits biologiques des organismes afin de tester leur pertinence dans un diagnostic de qualite ecologique. Ce document presente la base de donnees invertebres qui a toujours servi de support de travail pour toutes nos interrogations. Cette base de donnees permet de stocker et d'interroger des dizaines de milliers de donnees reparties sur un tiers du territoire national. Elle constitue un outil indispensable. Le document decrit ensuite le premier test des traits biologiques sur un cas concret de pollution par effluent de station d'epuration. Cette etude a montre que les traits biologiques etaient robustes face a la variabilite saisonniere des communautes et face a l'effort d'echantillonnage, et que parallelement ils etaient tres sensibles au facteur pollution. De plus la discrimination des sites etait meilleure que celle donnee par l'analyse des abondances taxonomiques seules. La confirmation de cette sensibilite nous a ensuite conduit a rechercher les structures fonctionnelles de reference pour des stations exemptes de pollution. Ainsi, l'etude de 124 echantillons repartis sur la france a montre que presque tous les traits biologiques et ecologiques etaient stables face a la variabilite spatiale naturelle des communautes. Ceci nous a permis d'obtenir des distributions frequentielles de reference pour l'ensemble des traits. Enfin, nous avons applique les traits biologiques et ecologiques a des stations polluees, et nous avons compare les resultats obtenus aux stations de reference precedentes. Ceci a demontre que les traits biologiques etaient capables de separer entre eux les grands types de pollution. Donc, les traits biologiques representent un outil extremement interessant pour la bioindication qui est a la fois robuste temporellement et spatialement, et sensible aux pollutions. C'est un outil general relie a des concepts theoriques qui est tres largement applicable, et ceci bien au-dela de nos frontieres.