Développement d'indicateurs microbiens de multipollutions en Méditerranée : vers un outil d'évaluation de la qualité des eaux douces

Development of microbial indicators of multipollution in the Mediterranean : towards a tool for assessing freshwater quality

• Auteur / Autrice : Mégane Noyer
• Direction : Olivier Verneau, Carmen Palacios
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Formation et de recherche sur les environnements méditerranéens (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cristiana Cravo-Laureau, Sergi Sabater, Helena Guasch, Benoît Cournoyer, Thierry Noguer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cristiana Cravo-Laureau, Sergi Sabater

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indicateurs de la qualité de l'eau

Écotoxicologie

Pollution de l'eau

Eau -- Qualité -- Gestion

Mots clés libres

Ecosystèmes fluviaux côtiers

Qualité des eaux

Climat méditerranéen

Multi-Stress chroniques

Ecotoxicologie microbienne

Coastal riverine ecosystems

Water quality

Mediterranean climate

Chronic multi-Stress

Microbial ecotoxicology

Résumé

Les écosystèmes d’eau douce sont très vulnérables face aux perturbations anthropiques. Ils peuvent en effet subir de multiples pollutions via entre autres le lessivage des sols des bassins versants mais aussi la remobilisation des sédiments des lits des rivières et des réseaux d’assainissement, phénomènes accentués lors des épisodes pluvieux, particulièrement intenses et fréquents dans les régions au climat méditerranéen. Lors d’un épisode méditerranéen étudié précédemment, il a été démontré que des déversements de mélanges de polluants se produisaient, coïncidant avec le pic de débit et du débordement des déversoirs d’orage (DDO) qui l’ont précédée. Au cours de cette thèse, nous avons pu vérifier que ces multipollutions sont récurrentes, se produisant à chaque DDO et pic de débit lors de deux autres crues. Nous avons donc émis l’hypothèse que les communautés microbiennes fluviatiles, qui constituent le seul compartiment biologique capable de dégrader les polluants, pourraient être largement impactées par ces multipollutions récurrentes en méditerranée. Cette thèse visait ainsi à déterminer l'évolution du microbiome fluviatile au cours d’événements pluvieux extrêmes, et ce, à travers la modélisation statistique combinant des données de séquençage haut débit à une large panoplie de paramètres environnementaux. Les résultats obtenus démontrent une relation significative entre les multipollutions et l’apport de microorganismes liés à la matière fécale, aux milieux urbains et résistants aux polluants et/ou pathogènes. Ces microorganismes exogènes pourraient affecter fortement les communautés résidentes. Compte tenu de la réaction rapide du microbiome fluviatile face aux multipollutions, nous avons également mis en évidence des microorganismes clés de stress multiple, qui pourraient servir comme nouveaux biomarqueurs à incorporer dans un outil de détection de multipollutions pour le suivi de la qualité des eaux.

Freshwater ecosystems are highly vulnerable to anthropogenic disturbances. Indeed, they can be subject to multiple forms of pollution via, among other things, the leaching of soil from catchment basins but also the remobilisation of sediment from river beds and sewerage networks, phenomena that are accentuated during rainy episodes, which are particularly intense and frequent in regions with a Mediterranean climate. In a Mediterranean event studied previously, it was shown that discharges of pollutant mixtures occurred, coinciding with the water discharge peak and combined sewer overflows (CSO) that preceded it. During this thesis, we were able to verify that these multipollutions are recurrent, occurring at each CSO and water discharge peak along two other floods. We hypothesised that fluvial microbial communities, which constitute the only biological compartment able to degraded pollutants, could be largely impacted by these recurrent multipollutions in Mediterranean. This thesis aimed to determine the impact of pollutant mixtures on the evolution of the fluvial microbiome during extreme rainfall events via statistical modelling coupling high throughput sequencing data to a wide range of environmental parameters. Results showed a significant relationship between multipollutions events at CSOs and water discharge peak and the appearance of microorganisms linked to faecal matter, urban environments and resistant to pollutants and/or pathogens, which could strongly affect riverine resident communities. Given the rapid response of the fluvial microbiome to multi-pollutants, we were able to identify key multi-stress microorganisms, that could be used as new biomarkers to be incorporated into a multi-pollutant detection tool for water quality monitoring.