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Comportement des premiers maillons du réseau trophique marin exposés au rayonnement ultraviolet-B et aux contaminants dissous

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Sargian, Peggy (2005). Comportement des premiers maillons du réseau trophique marin exposés au rayonnement ultraviolet-B et aux contaminants dissous. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 339 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : La déplétion de la couche d'ozone dans la stratosphère influence de manière
significative les effets du rayonnement ultraviolet-B (RUV-B) atteignant la surface de la
terre. C'est pourquoi, un intérêt scientifique croissant a émergé au cours des deux dernières
décennies et démontre les effets délétères du RUV -B sur les écosystèmes aquatiques.
Cependant, les activités anthropiques impliquent également la libération directe de
contarninants dans l'environnement, tels que les hydrocarbures pétroliers et le tributyltin
(TBT), considérés comme d'importance environnementale majeure, et exposant les
organismes aquatiques à des stress multiples. À ce jour, très peu d'études ont considéré
l'influence d'une co-exposition du RUV-B et des contaminants sur le réseau trophique
mann.
L'objectif de ce travail a donc été de développer le concept de stress multiples et de
considérer les effets combinés du RUV-B et des hydrocarbures dissous d'une part et du
RUV-B et du TBT d'autre part, à l'aide d'une approche en microcosme, et cela sur les
premiers maillons du réseau trophique marin. Ainsi, une portion de l'écosystème (i.e.
phyto- et bactérioplancton) a été isolée de son environnement et soumise à différentes
conditions expérimentales sur une période de 5 jours. Deux traitements de lumière ont été
considérés : RUV-B naturel et RUV-B accru. De même, deux traitements avec
contaminants ont été pris en compte, et cela sous les deux traitements de lumière
précédents, donnant lieu ainsi aux quatre traitements suivants, chacun en triplicata :
./ RUV-B naturel (NlNBR)
./ Contamination sous RUV-B naturel (NUVBR+Contaminant)
./ RUV-B accru (HUVBR)
./ Contamination sous RUV-B accru (HUVBR+Contaminant)
Une première expérience fut réalisée à Rimouski (Canada, 48,6°N, 68,2°W) dans
laquelle aussi bien les hydrocarbures dissous (fraction soluble d'un pétrole brut : WSF) que
le tributylétain représentaient la source de contamination sous RUV -B naturel et accru. Par
la suite, une deuxième expérience a été mise en place à Ushuaia (Argentina, 54,8°S,
68,2°W) selon le même protocole, mais dans laquelle seule l'addition de la WSF fut
considérée et ce afin d'identifier l'importance d'une exposition périodique au RUV-B en
comparant deux latitudes.
Aux deux sites, les résultats démontraient l'impact à court-terme du RUV-B d'une part,
et de la WSF, d'autre part sur les premiers maillons du réseau trophique. Cependant,
l'importance des effets du RUV-B a été différente selon l' environnement considéré, tout
comme l'impact de la contamination par les hydrocarbures, d'où une différence de réaction
du système face au double stress RUV-B et WSF. Ainsi, à Rimouski, la WSF a engendré
des effets beaucoup plus marqués que ceux induits par l' augmentation du RUV-B,
masquant alors les effets délétères du stress lumineux et donc toute identification possible
d'une quelconque interaction entre les deux stress. En effet, le RUV-B et la WSF
présentent des mécanismes de phytotoxicité semblables, affectant l'appareil
photo synthétique, endommageant l'ADN et conduisant à la formation d'espèces réactives
d'oxygène. À l'inverse, l'effet plus modéré de la WSF à Ushuaia et l'influence plus
importante du RUV -B sur les premiers maillons du réseau trophique marin ont permis
d'identifier clairement une interaction synergique entre les deux stress, avec pour résultante
un changement dans la composition spécifique aussi bien phytoplanctonique que
bactérienne.
Si l'on considère maintenant l'influence de l'autre contaminant de cette étude, le TBT,
avec une co-exposition au RUV-B accru, sur les composantes phytoplanctonique et
bactérienne, une interaction synergique fut identifiée sans ambiguïté conduisant à un
catabolisme cellulaire important, impliquant aussi bien une perturbation du cycle cellulaire
qu'une inhibition de la photosynthèse. En effet, contrairement à la WSF, le TBT présente
des mécanismes de phytotoxicité différents de ceux du RUV-B d'où une distinction nette
entre les effets du RUV-B d'une part, les effets du TBT d'autre part, et une exacerbation de
ces effets individuels lorsque considérés conjointement.
L'ensemble de ces résultats confirme ainsi l'importance de l'évaluation des stress
multiples sur les écosystèmes aquatiques dans la conjoncture actuelle des changements
climatiques déjà perceptibles. ABSTRACT : Decreasing concentrations of ozone in the stratosphere radicaIly influence the effects of
ultraviolet-B radiation (UVBR) reaching the earth's surface. Therefore, an increasing
scientific concem has emerged during the last two decades and demonstrated the
deleterious effects of UVBR on aquatic ecosystems. However, anthropogenic impact imply
aIso the direct release of contaminants in the environment, such as petroleum hydrocarbons
and tributyltin (TBT), known to be of environmentaI concem, and exposing aquatic
organisms to multiples stressors. T 0 date, very few studies have considered the influence
of a co-exposure ofUVBR and contaminants on marine food webs.
The aim of the present study is therefore to assess the multiple stresses concept and to
consider combined effects of UVBR and petroleum hydrocarbons (i.e. water soluble
fraction of crude oil: WSF) on one hand, and UVBR and TBT on the other hand. In this
way, a microcosm approach is apply in which a part of the whole-ecosystem (i.e. phytoand
bacterioplankton) is isolated from its natural environment, an exposed to different light
conditions over a 5-day experiment. Two UVBR treatments are considered: naturaI and
increased UVBR, with or without contaminants. Microcosms (in triplicate) were identified
owing to their light condition and contamination as follow:
,/ NUVBR : naturaI UVBR
,/ NUVBR +Contaminant : contamination under NUVBR
,/ HUVBR : increased UVBR
,/ HUVBR +ContamÏnant : contamination under increased UVBR
A fust experiment is carried out in Rimouski (Canada, 48 . 6~, 68.2°W) for which both
hydrocarbons and TBT are added under NUVBR and HUVBR treatments. A second
experiment take place in Ushuaia (Argentina, 54.8°S, 68.2°W) with the same experimental
design, but only with consideration for hydrocarbon contamination in order to assess the
importance of the UVBR sensitivity due to the historie light environment on the biological
responses to dual stress.
From the two different sites considered, results demonstrate the separately impact of both
UVBR and WSF. However, the importance of these individu al effects is somewhat
different according to the latitude, resulting therefore in a different reaction of the system to
the dual stress RUV-B x WSF. For Rimouski experiment, WSF addition generate stronger
deleterious effects than those induce by enhanced UVBR, suggesting that UVBR-induced
effects can be completely masked. Any possible interaction between UVBR and WSF
cannot be identified. Indeed, both stresses present similar phytotoxicity mechanisms,
affecting photosynthetic apparatus, inducing DNA damages and resulting in the formation
of reactive oxygen species. Conversely, for Ushuaia experiment, WSF addition result in
more moderate effects allowing the assessment of synergistic effects between UVBR and
WSF on the fust level of the marine food web, with a shift in species composition for both
phytoplankton and bacterioplankton.
When considering the co-occurrence of TBT and UVBR, a synergistic interaction is
clearly identified. Indeed, and contrary to the WSF, TBT is compound presenting different
phytotoxicity mechanisms than those observed for UVB~ allowing the distinction between
UVBR effects on one hand, TBT effects on the other hand, and an exacerbation of these
individual effects when jointly considered.
AlI of these results confirm the importance of the assessment of multiple stressors on
aquatic ecosystems with the already perceptible climatic changes.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Pelletier, Émilien
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Demers, Serge
Information complémentaire : Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat conjoint en océanographie, philosophiae doctor (océanographie). Soutenue le 11 mars 2005 devant le jury composé de Christian Nozais (président); Émilien Pelletier (directeur de thèse); Serge Demers (codirecteur de thèse); Walter P. MacCormack (membre externe). Paraît aussi en éd. imprimée.
Mots-clés : Rayonnement Radiation Ultraviolet-B Ultraviolet RUV UV-B UV B Contaminant Dissou Effet Impact Reseau Trophique Ecosyteme Marin
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 14 févr. 2011 16:38
Dernière modification : 14 févr. 2011 16:38
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/43

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