Evaluation of the toxicity of the Deepwater Horizon oil and associated dispersant on early life stages of the ecologically and economically important Eastern oyster, Crassostrea virginica

par Julien Vignier

Thèse de doctorat en Biologie marine

Sous la direction de René Robert.

Le président du jury était Jean-Marc Lebel.

Le jury était composé de René Robert, Jean-Marc Lebel, Olivier Geffard, Aswani Volety, Philippe Soudant, Farida Akcha.

Les rapporteurs étaient Jean-Marc Lebel, Olivier Geffard.


  • Résumé

    L’explosion du forage et de la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon (DWH) le 20 Avril 2010 a entrainé la plus importante catastrophe pétrolière de l’histoire des Etats-Unis, avec des quantités sans précédent de pétrole (779,000 T) et de gaz relâchées continuellement dans le Golfe du Mexique durant près de 3 mois. En retour et comme moyen de réponse, 8 million L de dispersant chimique (principalement Corexit 9500A®) furent utilisés pour disperser les nappes, dont 2.9 million L furent injectés directement à la tête du puits à 1500 m de profondeur. La marée noire coïncida avec la saison de ponte et de recrutement de l’huitre américaine Crassostrea virginica, une espèce à haute valeur écologique et commerciale dans le Golfe. En raison de ces caractéristiques biologiques (sédentaire, espèce filtreuse, répartition géographique, ponte et fécondation externe), les huitres ont été utilisées comme organisme modèle en écotoxicologie. Néanmoins, il existe très peu de données disponibles sur la toxicité du pétrole brute (HEWAF), du pétrole dispersé (CEWAF) ou du dispersant sur les jeunes stades de vie de C. virginica. L’objectif de ce travail de thèse fut 1) de déterminer les effets létaux et sublétaux d’expositions aigües et chroniques à du pétrole DWH et/ou du Corexit 9500A® sur différents stades de développement des jeunes huitres, 2) d’examiner les mécanismes de toxicité des HAP (dissouts ou particulaires) issus du pétrole et du dispersant sur des processus physiologiques sensibles, et 3) d’établir si les résultats obtenus en laboratoire correspondent aux valeurs recueillies sur le terrain lors du programme NRDA. Nos résultats ont démontré que le pétrole et/ou le dispersant pouvaient affecter la reproduction et le développement embryonnaire et larvaire de C. virginica, et que le pétrole dispersé et le dispersant induisaient en général le plus d’impact. En outre, des effets sublétaux tels que des inhibitions de croissance larvaire, de fixation ou de filtration furent observés à des niveaux d’HAP et de DOSS mesurés dans l’environnement. Ces résultats suggèrent que le pétrole et l’utilisation de dispersant, en particulier lors de la saison de ponte de l’huître, pourraient affecter son recrutement et impacter la ressource de façon délétère dans des régions touchées par une marée noire. Par ailleurs, des critères biologiques plus sensibles que la mortalité devraient être choisis et inclus dans une approche intégrative, afin d’estimer plus précisément l’impact environnemental des hydrocarbures et le devenir de ses constituants.

  • Titre traduit

    Evaluation de la toxicité du pétrole libéré lors de la marée noire Deepwater Horizon et du dispersant Corexit 9500A sur les jeunes stades de développement de l’huitre américaine, Crassostrea virginica


  • Résumé

    The explosion of the Deepwater Horizon (DWH) oil drilling rig on 20th April 2010 resulted in the largest oil-related environmental disaster in U.S history with an unprecedented amount of oil (779,000 t) and gas discharged continuously in the Gulf of Mexico, over a period of 3 months. As a response, 8 million L of chemical dispersants (mainly Corexit 9500A®) were applied on surface to dissipate the slicks, and injected directly at the well head (3 million L) at 1500 m depths. The oil spill coincided with the spawning and recruitment season of the ecologically and commercially important Eastern oyster, Crassostrea virginica. Due to its biological characteristics (sessile, filter-feeding, ubiquity, “free” spawner), oysters have been employed as a model species in ecotoxicology and for monitoring the environment. However, information on the toxicity of crude oil (HEWAF), dispersed oil (CEWAF) and dispersant alone (Corexit 9500A®) on early developmental stages of C. virginica are limited. The aim of this study was to i) determine the lethal and sublethal effects of acute and chronic exposure to surface-collected DWH oil and/or Corexit 9500A® on various life stages of oysters, ii) examine the mode of toxicity of oil-associated PAHs (dissolved or particulate) and dispersant on sensitive physiological processes, and iii) establish whether there is a relationship between results collected in the laboratory and field data collected during the NRDA sampling program. Our results indicated that oil and/or dispersant adversely affected reproduction and early development of C. virginica, with dispersed oil and dispersant having generally the highest impacts. Furthermore, sublethal effects such as inhibition of larval growth, settlement success or filtration rates were observed at environmentally realistic concentrations of tPAHs or DOSS. These results suggest that oil spills and the use of dispersant as a spill response, especially at the time of oyster spawning season, could affect oyster recruitment and ultimately oyster populations in affected regions. Besides, in order to assess more precisely the environmental impact of an oil spill and the fate of its constituents, meaningful endpoints other than lethality should be selected


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