Using Myriophyllum alterniflorum and itsperiphyton to biomonitorheavy metal pollution in stream waters

• Auteur / Autrice : David Delmail
• Direction : Michel Botineau, Pascal Labrousse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie : Sciences pour l'Environnement
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Limoges

Mots clés

Mots clés contrôlés

Périphyton

Métaux lourds

Écotoxicologie

Biosurveillance

Résumé

L‘utilisation des plantes dans la biosurveillance de la qualité des eaux courantes lors des études écotoxicologiques, est un domaine en plein essor. Myriophyllum alterniflorum est un macrophyte aquatique méconnu dont l‘utilisation potentielle en tant que biomarqueur est évaluée vis-à-vis des pollutions au cadmium et au cuivre. De même, les réponses communautaires de son périphyton épiphyte sont considérées. Après le développement de la culture in vitro de M. Alterniflorum, un protocole de réintroduction en nature des clones est établi. Cela permet d‘étudier en laboratoire et sur le terrain, la toxicité de ces métaux lourds chez ce macrophyte ainsi que sa réponse antioxydante. Cette perturbation provoque l‘apparition d‘une nouvelle structure anatomique, un double endoderme foliaire, réduisant le stress hydrique. De plus, quatre biomarqueurs spécifiques de la contamination au cuivre sont mis en évidence in situ : l‘ascorbate peroxydase, la glucose-6-phosphate déshydrogénase, la vitamine E et le malondialdéhyde. La biodiversité du périphyton associé à M. Alterniflorum apporte des informations complémentaires sur la contamination en cadmium et en cuivre des milieux par la présence de groupes aux affinités écologiques propres. En outre, la dynamique métacommunautaire des taxa les plus représentatifs souligne l‘importance de la restauration écologique du support végétal dans les environnements perturbés pour la pérennité de ces microorganismes. Macrophyte et périphyton contribuent donc efficacement à la biosurveillance, et ils sont exploitables pour la gestion des espaces naturels et les études de santé publique en accord avec les directives européennes et nationales sur l‘eau.

Using plants to biomonitor stream water quality in ecotoxicological surveys is a promising way. Myriophyllum alterniflorum is a poor-known aquatic macrophyte which biomarker potential is evaluated during cadmium and copper pollutions. The responses of its periphyton communities are also studied. After establishment of the in vitro culture of M. Alterniflorum, a protocol is defined for clone reintroduction. It allows comparative laboratory and field studies to assess the toxicity of heavy metals on M. Alterniflorum and its antioxidant responses. A new anatomical feature reducing the water stress appears in leaves, as a double endodermis. Moreover, four copper-specific biomarkers are evidenced in in situ conditions: ascorbate peroxidase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, vitamin E and malondialdehyde. Using the occurrence of groups with specific ecological affinities, the periphyton biodiversity brings highlights about cadmium and copper contamination. Furthermore, in a metacommunity approach, the dynamics of the most representative taxa underlines the importance of the plant-substrate restoration to ensure the continued survival in disturbed environments. Macrophyte and periphyton appear as essential in biomonitoring, and they are useful for the management of natural habitats and for public health policies according to the European and national water directives.