Evaluation des effets biologiques d'une anode galvanique à base d’aluminium sur les organismes marins

Εvaluatiοn of the biοlοgic effects of an aluminium-based galvanic anοde on marine organisms

• Auteur / Autrice : Alexandre Levallois
• Direction : Antoine-Laurent Serpentini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 06/04/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Lebel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Refait, Hélène Thomas-Guyon, Christelle Caplat, Florence Geret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Refait, Hélène Thomas-Guyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Haliotis tuberculata

Crassostrea gigas

Écotoxicologie

Réponse immunitaire

Algues

Ormeaux (mollusques)

Huîtres

Bioaccumulation

Zinc

Aluminium

Anodes

Mots clés libres

Anode galvanique

Cocktail de métaux

Huître

Galvanic anode

Zinc

Aluminium

Bioaccumulation

Metal cocktail

Oyster

Abalone

Algae

Résumé

Le déploiement de structures immergées en mer (e.g. parcs éoliens, coques et hélices de navires, infrastructures portuaires…) implique la mise en place de systèmes de protection contre la corrosion. Parmi eux, la protection cathodique par anode galvanique (PCAG) utilisant des plaques constituées d’un alliage métallique, souvent de l’aluminium et du zinc, est une des méthodes les plus pratiquées. L'oxydation de l'anode induit une libération d'ions métalliques ou d'oxyhydroxydes dans l'environnement marin, impliquant un enrichissement potentiel des concentrations en aluminium et en zinc dans la colonne d’eau et dans le sédiment à proximité des anodes galvaniques. Les objectifs de ces travaux de thèse étaient d’étudier les effets de la dissolution d’une anode galvanique à base d’aluminium sur des organismes marins de différents groupes taxonomiques et niveaux trophiques. Des expérimentations en conditions contrôlées ont été menées sur 9 espèces dont l’huître creuse, Crassostrea gigas, l’ormeau européen, Haliotis tuberculata, 4 espèces de microalgues, 3 espèces de macroalgues ainsi que sur le microphytobenthos. Les différents organismes testés ont présenté une grande différence de sensibilité au cocktail métallique libéré par l’anode galvanique. Le microphytobenthos a été impacté à partir de concentrations d’aluminium qui sont régulièrement rapportées dans l’environnement tandis que le développement des larves d’huîtres a été altéré pour des concentrations d’aluminium légèrement supérieures aux maximums environnementaux. En conditions dites représentatives de l’environnement, aucun effet de l’anode galvanique n’a été constaté sur l’état de santé des huîtres adultes et des ormeaux juvéniles et adultes. Seules des concentrations bien supérieures ont entrainé des altérations du système lysosomal et du métabolisme énergétique ainsi que des retards de croissance. La plupart des organismes photosynthétiques testés, macroalgues et microalgues, se sont avérés relativement résistants aux métaux avec peu voire aucun effet mesuré sur la croissance et la photosynthèse des algues. Ces travaux approfondissent les connaissances de l’impact des anodes galvaniques sur les organismes marins, notamment sur des groupes d’organismes qui avaient été jusqu’alors que peu considérés dans les études écotoxicologiques sur l’aluminium et le zinc.

The installation of offshore structures (e.g., wind farms, ship hulls and propellers, port infrastructures...) involves the use of corrosion protection systems. Among them, galvanic anode cathodic protection (GACP) using plates made of a metal alloy, often aluminium and zinc, is one of the most practiced methods. The oxidation of the anode induces a release of metal ions or oxyhydroxides into the marine environment, leading to a potential enrichment of aluminium and zinc concentrations in the water column and in the sediment near the galvanic anodes. The objective of this thesis work was to study the effects of dissolution of an aluminium-based galvanic anode on marine organisms of different taxonomic groups and trophic levels. Experiments under controlled conditions were conducted on 9 species including the Pacific oyster, Crassostrea gigas, the European abalone, Haliotis tuberculata, 4 species of microalgae, 3 species of macroalgae as well as on the microphytobenthos. The different organisms tested showed a large difference in sensitivity to the cocktail of aluminium and zinc produced by the galvanic anodes. The microphytobenthos was impacted from aluminium concentrations that are regularly reported in the environment, while the development of oyster larvae was compromised for aluminium concentrations slightly above the environmental maximums. Under representative environmental conditions, no effect of galvanic anodes on the health of adult oysters and juvenile and adult abalone was observed. Only significantly higher concentrations induced alterations in the lysosomal system and energy metabolism as well as growth retardation. Most of the photosynthetic organisms tested, both macro- and microalgae, were found to be relatively resistant to metals with few or no effects observed on algal growth and photosynthesis. This work increases our knowledge of the impact of galvanic anodes on marine species, particularly on groups of organisms that were previously rarely considered in ecotoxicological studies on aluminium and zinc.