Impact des micropolluants sur les communautés microbiennes en milieu estuarien

Impact of micropollutants on microbial communities in estuarine environment

• Auteur / Autrice : Sandrine Veloso
• Direction : Robert Duran, David Amouroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 30/11/2021
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (IPREM UMR 5254) - Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jennifer Harris-Hellal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Coulon, Fabienne Petit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biodiversité

Estuaires

Teneur en polluants

Écotones

Mots clés libres

Estuaires

Micropolluants

Séquençage

Biodiversité

Biodiversité fonctionnelle

Communautés microbiennes

Variation saisonnière

Estuaries

Micropollutants

Sequencing

Biodiversity

Functional diversity

Microbial communities

Seasonal variation

Résumé

Les zones estuariennes représentent des écosystèmes uniques et complexes, ce sont des écotones s’étendant entre les milieux marin et dulcicole. Ces zones sont caractérisées par une importante biodiversité, ainsi qu’une très forte hétérogénéité de paramètres environnementaux majeurs. Par ailleurs, au-delà de leur naturelle variabilité et sensibilité, les estuaires sont exposés à de fortes et croissantes pressions anthropiques. Au cours de trois compagnes d’échantillonnages, ciblant différentes saisons, des prélèvements de sédiments de surface et les eaux de sub-surface ont été collectés le long de l’estuaire de l’Adour (Sud-ouest, France), de la limite d’intrusion marine à l’embouchure. Dans ce contexte, la composition et la structuration des communautés microbiennes ont été définies à partir d’un séquençage haut débit des gènes ARNr 16S, et leurs fonctions évaluées à l'aide de puces à ADN. Ces profils microbiens ont été combinés à un large éventail d'analyses chimiques caractérisant la matière organique et ciblant sept catégories de micropolluants majeurs, incluant les métaux (et organométaux), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB), pesticides, muscs, filtres UV, alkylphénols et les substances pharmaceutiques, comptabilisant au total plus 130 composés.La grande majorité de micropolluants a été détectée au moins à une reprise dans l’estuaire de l’Adour, bien que les concentrations observées étaient inférieures aux normes environnementales. Les sédiments se comportent comme une matrice intégratrice, un réservoir de contamination : l’occurrence et la diversité des contaminants y sont particulièrement remarquable. Une majorité des micropolluants, dont les émergents, ont été identifiés aux abords des stations de traitement des eaux (STE) montrant l'apport de micropolluants par les STE en milieu estuarien. La structuration des communautés microbiennes est fortement dépendante de la matrice, les communautés microbiennes des sédiments ont une organisation plus stable que celles retrouvées dans l’eau. Quelle que soit la matrice, la saison et la position le long de l’estuaire sont les facteurs majeurs influençant les assemblages microbiens. Néanmoins, plus localement, la présence de micropolluants ou la proximité des STE influent sur les communautés microbiennes. Ainsi, nos travaux révèlent une corrélation entre la présence de micropolluants (dont l’arsenic, le manganèse, et deux antibiotiques) et les communautés microbiennes. Dans les eaux, une cohorte microbienne issue de la matière fécale a été caractérisée à proximité des STE, révélant des taxa jouant un rôle majeur dans l'organisation des communautés microbiennes.

Estuarine areas represent unique and complex ecosystems, they are ecotones extending between marine and freshwater environments. They are characterized by an important biodiversity, as well as a very strong heterogeneity of major environmental parameters. Beyond their natural variability and sensitivity, estuaries are threatened by continuously increasing anthropogenic pressures. During three sampling campaigns, performed at different seasons, samples were collected from surface sediments and sub-surface water along the Adour estuary (South-West, France), from the marine intrusion limit at the mouth. In this context, the composition and structure of microbial communities have been defined using 16S rRNA gene sequencing, and their functional diversity by DNA chips analysis. The microbial profiles were combined with a large range of chemical analyzes characterizing the organic matter, and targeting seven categories of major micropollutants, including metals (and organometals), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), pesticides, musks, UV filters, alkylphenols and pharmaceutical substances, representing more than 130 compounds.A large majority of the micropollutants were detected at least once in the Adour estuary, although with concentrations below environmental guidelines. Sediments behave like an integrating matrix, a contamination reservoir, where occurrence and diversity of micropollutants are particularly remarkable. A majority of micropollutants, including emerging micropollutants, were identified near water treatment plants (WWTPs), showing the input of pollutants by WWTP into estuarine ecosystems. The organization of microbial community is strongly dependent on the matrix, the microbial community structures inhabiting sediments are more stable than that of microbial community inhabiting the water column. Nevertheless, the season and the position along the estuary were found to be the major factors influencing microbial assemblages irrespective of the matrix. However, the presence of micropollutants or the proximity of STEs influence the local organization of microbial communities. Our study revealed a strong correlation between the presence of micropollutants (including As, Mn, and two antibiotics) and microbial communities. In the waters, a microbial cohort derived from fecal matter input was characterized near WWTPs, revealing taxa playing a key role in the organization of the microbial communities.