Etude des effets de l'uranium sur le budget énergétique et la dynamique de population de Daphnia magma

par Sandrine Massarin

Thèse de doctorat en Océanographie

Sous la direction de Jean-Christophe Poggiale et de Frédéric Alonzo.

Soutenue le 15-12-2010

à Aix Marseille 2 , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement (Marseille) , en partenariat avec Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (France) (équipe de recherche) .

Le président du jury était François Carlotti.

Le jury était composé de Jean-Christophe Poggiale, Frédéric Alonzo, François Carlotti, Paule Vasseur, Catherine Aliaume, Sandrine Charles, Alexandre Péry.

Les rapporteurs étaient Paule Vasseur, Catherine Aliaume.


  • Résumé

    Ce travail avait pour objectif d’étudier les effets de l’uranium sur le budget énergétique et la dynamique de population d’un micro-crustacé représentatif des écosystèmes aquatiques d’eau douce, Daphnia magna. L’étude expérimentale de la toxicité de l’uranium sur la physiologie (nutrition, respiration) et l’histoire de vie (survie, croissance, reproduction) deD. magna a été réalisée au travers d’expositions sur une, deux ou trois générations successives(F0, F1, F2), commencées avec des néonates issus de 1ère ou 5ème ponte, à des concentrations de0, 10, 25 et 75 μgU.L-1. Les résultats ont mis en évidence l’aggravation des effets au travers des générations (en partie liée à l’exposition des daphnies pendant l’embryogénèse) et la sensibilité plus forte des individus issus de 1ère ponte. Des réductions significatives des taux d’assimilation mesurés par méthode de marquage-traçage au 14C de la nourriture nous ont permis d’identifier un effet sur l’assimilation comme mode d’action de l’uranium, en accord avec les altérations importantes de la structure de la paroi du tube digestif révélées par microscopie optique.L’intégration des résultats dans un modèle de budget énergétique (DEBtox) a abouti à l’estimation de concentrations seuil sans effet (NEC) de 9.37, 8.21 et 2.31 μgU.L-1 au-delà desquelles le fonctionnement de l’organisme est altéré dans les générations F0, F1 et F2,respectivement. La combinaison du DEBtox avec des modèles matriciels a permis d’extrapoler les conséquences sur le taux de croissance asymptotique de la population (λ), critère plus pertinent dans un contexte écologique. Les simulations ont prédit une augmentation de l’impact de l’uranium au travers des générations avec une réduction de λ dans F0 et une extinction des populations pour des concentrations de 51-59 μgU.L-1 dans F1 et de 39-41 μgU.L-1 dans F2. Les simulations ont souligné l’importance de prendre en considération les individus les plus sensibles dans la détermination de la réponse des populations.

  • Titre traduit

    Study of uranium effects on ernergy budget and population dynamics of Daphnia magma


  • Résumé

    This work aimed to study effects of uranium on energy budget and population dynamicsin Daphnia magna a representative microcrustacean of freshwater ecosystems. An experimentalstudy of uranium toxicity on physiology (nutrition, respiration) and life history (survival, growthand reproduction) of D. magna was carried out, based on exposures over one, two or threesuccessive generations (F0, F1 and F2) started with neonates from 1st or 5th brood, at 0, 10, 25and 75 μgU.L-1. Results showed that toxic effects increased across generations (partially due todaphnid exposure during embryogenesis) and that individuals from 1st brood were moresensitive than individuals from 5th brood. Significant reductions in assimilation rates, measuredusing a radiotracing method with 14C-labelled food, allowed us to identify an effect onassimilation as the mode of action for uranium, in agreement with important damages in theintegrity of intestinal epithelium observed by optic microscopy. Integrating results in a dynamicenergy budget model (DEBtox) yielded estimated no effect concentrations (NEC) of 9.37, 8.21and 2.31 μgU.L-1 above which organism functions were altered in generations F0, F1 and F2,respectively. Combining DEBtox with matrix models allowed us to extrapolate consequences onasymptotic population growth rate (λ), a relevant endpoint in an ecological context. Simulationspredicted an increase in uranium impact across generations with reduction of λ in F0 andpopulation extinctions at 51-59 μgU.L-1 in F1 and 39-41 μgU.L-1 in F2. Simulations emphasizedthe importance of considering the most sensitive individuals while determining populationresponse


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