Effects of environmental factors on the eco-physiology and life traits of a macro-crustacean (shrimp) and micro-crustacean (copepod)

par Shagnika Das

Thèse de doctorat en Biologie de l'environnement, des populations, écologie

Sous la direction de Sami Souissi, Jiang-Shiou Hwang et de Baghdad Ouddane.

  • Titre traduit

    Effets des facteurs environnementaux sur l’écophysiologie et les traits vitaux d’un macro-crustacé (crevette) et d’un micro-crustacé (copépode)


  • Résumé

    La présente thèse comprend deux grandes sections, la première traitant des macro-crustacés, la crevette de vase Austinogebia edulis et la seconde des micro-crustacés, le copépode Eurytemora affinis. Les objectifs étaient de 1. Explorer le rôle d’A. edulis en tant qu’ingénieur écologique, 2. Effets du Cd sur les enzymes oxydatives et la morphologie d’A. edulis, 3. Évaluer la variation spatiale et temporelle des polluants organiques persistants (POP) dans l’habitat naturel d’A. edulis, 4. Explorer l’effet d’un cocktail de 4 métaux lourds sur E. affinis et décrire l’effet des sédiments en suspension sur E. affinis en suivant une approche multigénérationnelle. Pour le premier objectif, nous soulignons les différences significatives entre les murs des terriers et les lumens. La paroi du terrier d’A. edulis présentait une faible perméabilité et augmentait la résistance. Statistiquement, on a remarqué une différence importante dans la comparaison entre la composition des sédiments de la paroi du terrier et le fond. La paroi du terrier se composait d’une teneur en matière organique 24 fois supérieure à celle d’un individu de crevette. Ainsi, ils transforment les caractéristiques des sédiments en tant qu’ingénieur écologique, ce qui devrait avoir un impact écologique important sur l’écosystème. De plus, lors de l’exposition au Cd, les activités des enzymes antioxydantes (SOD, CAT et GPx) diminuaient avec l’augmentation de la concentration de Cd et le temps d’exposition prolongé dans ces organes de la crevette A. edulis. Des dommages importants de l’hépatopancréas d’A. edulis ont été remarqués à des concentrations plus élevées de Cd, montrant des dommages comme la disparition des limites des cellules épithéliales, le détachement des cellules de la lamine basale, gonflement cellulaire, nécrose, etc. En conclusion, le Cd a causé des dommages oxydatifs en réduisant les activités des enzymes antioxydantes et en endommageant la structure tissulaire dans les principaux organes de la crevette A. edulis. Pour les POP mesurés, la distribution spatiale a montré que la proximité des sources pollution était le plus important facteur déterminant pour la distribution de ces contaminants, montrant des concentrations plus élevées dans les échantillons prélevés près des parcs industriels. Les rapports des HAP analysés ont permis de déterminer l’existence d’intrants pyrolytiques et pétrogéniques. Les PCB Aroclor 1016 et 1260 étaient les principales sources près de la zone industrielle, avec des entrées de DDT montrant un ajout récent à la zone. L’étude globale a révélé un risque limite pour les organismes benthiques. Dans le cas d’E. affinis, la toxicité aiguë de CL 50 % (96h) pour l’exposition au plomb (Pb) était de 431,99 µg/l chez les mâles présentant une sensibilité inférieure à celle des femelles avec 394,27 µg/l. Les plus faibles effectifs totaux de la population ont été observés durant la deuxième génération (F1) pour tous les traitements d’exposition et, par conséquent, la mortalité a augmenté dans cette génération. La plus forte bioaccumulation des métaux dans le copépode E. affinis était également plus élevée dans cette génération ; la fécondité et la survie semblaient donc liées à la bioaccumulation des métaux lourds et concluaient que la sensibilité ou la fitness d’E. affinis était directement liée à l’accumulation de métaux traces. Le pourcentage de mâles était moins élevé dans le traitement des sédiments que dans celui des métaux lourds et des témoins. Cette observation peut indiquer légèrement les différentes façons dont les copépodes sont sensibles aux métaux lourds et aux sédiments en suspension lorsqu’ils sont exposés pendant plusieurs générations.


  • Résumé

    The present thesis constitutes two major sections, the first deals with macro crustaceans, mud shrimp Austinogebia edulis and the second with micro crustaceans, the copepod Eurytemora affinis. The objectives were to 1. Explore the role of A. edulis as an ecological engineer, 2. Effects of Cadmium (Cd) on oxidative enzymes and morphology in A. edulis, 3. To assess the spatial and temporal variation of persistent organic pollutants (POPs) in the natural habitat of A. edulis, 4. To explore the effect of combined heavy metals to E. affinis and to depict the effect of sediment in re-suspension to E. affinis by following a multigenerational approach. For the first objective, we highlight the significant differences between burrow walls and burrow lumen. The burrow wall of A. edulis showed low permeability and increased sheer strength. Statistically, a significant difference was noticed in the comparison between the sediment composition of the burrow wall and the background. The burrow wall consisted of a 24 times higher organic matter content than one individual of mud shrimp. Thus, they transform the sediment characteristics as an ecological engineer, which is expected to have a significant ecological impact on the ecosystem. Furthermore, on exposure to Cd the antioxidant enzyme (SOD, CAT, and GPx) activities decreased with increasing Cd concentration and extended exposure time in these organs of A. edulis. Significant damage of the hepatopancreas of A. edulis was noticed at higher concentrations of Cd, showing damages like the disappearance of epithelial cell boundaries, detachment of cells from the basal lamina, cellular swelling, necrosis, etc. In conclusion, Cd caused oxidative damage by reducing the activities of antioxidant enzymes and by damaging the tissue structure in major organs of A. edulis. For the measured POPs, the spatial distribution showed that the proximity to sources was the most important determining factor for the distribution of these contaminants showing greater concentrations in samples collected near the industrial parks. The analyzed PAH ratios determined an existence of both pyrolytic and petrogenic inputs. PCBs Aroclor 1016 and 1260 were the main sources near the industrial zone, with DDT inputs showing recent addition to the area. The overall study reflected a borderline risk to the benthic organisms. For E. affinis, the acute toxicity LC 50% (96h) for the exposure of Lead (Pb) was found to be 431.99 µg/l for males showing lower sensitivity than females with 394.27 µg/l. The total population became lowest in the 2nd generation (F1) for all the exposure treatments and also the mortality increased in this generation. The bioaccumulation of metals in the copepod E. affinis was also higher in this generation; thereby fecundity and survival appeared to be linked to the bioaccumulation of heavy metals and concluding that the sensitivity or fitness of E. affinis was directly connected to the trace metal accumulation. The percentage of males was less in the sediment treatment than the heavy metal and control. This observation can slightly indicate the different ways of copepod sensitivity to heavy metals and sediment in re-suspension when exposed for multiple generations.



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