UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés


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UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes
Naturels et Anthropisés

PIGNERET Mathilde

Doctorant : E3S E2C

Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
6, rue Raphaël Dubois - Bât. Forel
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE

(+33) 04 72 44 82 59 (+33) 04 72 43 15 23

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(co-encadrée par F. Hervant, E3S)
et
(co-encadrée par D. Roussel, E2C)

  • Sujet de thèse :

    Encadrants : Frédéric HERVANT & Damien ROUSSEL

    Les populations humaines sont aujourd’hui exposées à de très nombreux polluants de diverses origines (industrielles, agricoles, urbaines...). Il apparaît donc essentiel de développer une évaluation de la toxicité de ces molécules au sein des compartiments récepteurs. En milieu urbanisé, les bassins d’infiltration d’eaux pluviales sont les réceptacles des polluants retrouvés sur les surfaces imperméabilisées (routes et trottoirs, toitures, parkings, zones industrielles…) (Mermillod-Blondin et al. 2005). Ces bassins ont pour fonction de réinfiltrer dans les nappes phréatiques les eaux de ruissellement issues de milieux très anthropisés. Lors d’une pluie, ces eaux lessivent une multitude de molécules toxiques (hydrocarbures, pesticides, métaux lourds...) qui seront capturées et accumulées au niveau des sédiments constitutifs des bassins. Ces ouvrages permettent ainsi de détoxifier l’eau destinée à rejoindre la nappe phréatique sous-jacente. En contrepartie, certains polluants peuvent atteindre de très fortes concentrations dans ces sédiments, et les teneurs en oxygène peuvent y être particulièrement faibles (proches de l’anoxie), créant ainsi un milieu de vie aux conditions extrêmes (Datry et al. 2003). Malgré ces énormes contraintes, quelques rares invertébrés vivent dans les sédiments pollués et anoxiques des bassins d’infiltration, ce qui sous-entend des adaptations métaboliques, physiologiques et/ou comportementales spécifiques à ce type de biotope (Datry et al. 2003). L’un des plus répandus est l’oligochète aquatique Limnodrilus hoffmeisteri. Ces vers produisent des galeries (activité de bioturbation) dans les sédiments et modifient les processus de minéralisation de la matière organique et de recyclage des nutriments. Ils présentent donc un rôle essentiel dans la fonctionnement des bassins d’infiltration, et donc sur la qualité de l’eau des nappes phréatiques sous-jacente (Mermillod-Blondin et al. 2005, Nogaro et al. 2007). Un autre invertébré, le crustacé Niphargus rhenorhodanensis, présente le même rôle et la même importance au sein des nappes phréatiques (Hervant et al. 1999). Ces deux organismes sont aujourd’hui considérés comme des sentinelles de l’état de santé de leurs écosystèmes (Marmonier et al. 2013).

    • Le premier objectif de ce travail de thèse sera de mettre en évidence les réponses écophysiologiques permettant à L. hoffmeisteri et à N. rhenorhodanensis de survivre dans ces biotopes particulièrement anthropisés. Pour cela, nous élèverons, en conditions contrôlées, ces 2 organismes pendant 6 mois dans des sédiments issus de 3 bassins d’infiltration du Grand Lyon afin de recréer un gradient de pollution. Nous analyserons ensuite sur ces organismes la survie, le métabolisme respiratoire (par respirométrie de précision), l’état des réserves énergétiques (par spectrophotométrie), l’ensemble du métabolisme intermédiaire et énergétique (par GC-MS), l’accumulation de contaminants (par GC-MS) et les mécanismes de détoxication (dont l’activité des enzymes métallothionéines, par luminométrie). Les mêmes analyses seront réalisées sur des vers élevés 6 mois dans un sédiment issu d’un milieu non urbanisé (sédiment témoin).

    Une autre thématique prioritaire est aujourd’hui centrée sur le devenir des polluants dans les écosystèmes anthropisés, ainsi que sur les conséquences de cette contamination sur le fonctionnement de ces biotopes.

    • Le deuxième objectif de cette thèse sera donc d'évaluer l'impact d’une pollution d’origine anthropique sur l’activité d’ingénierie de ces 2 organismes (i.e. sur leurs rôles dans le fonctionnement des bassins d’infiltration et des nappes phréatiques sous-jacentes), et par conséquent sur la qualité de l’eau consommée/utilisée par les populations humaines. Pour cela, nous mesurerons pendant 6 mois le comportement de fouissage de L. hoffmeisteri et de N. rhenorhodanensis par tomographie par rayons X dans des mésocosmes contenant des sédiments provenant des mêmes bassins d’infiltration pollués (ou contenant le sédiment témoin), en conditions contrôlées. Des mesures régulières des flux de nutriments (dont les nitrates), d’oxygène dissous, de CO2 et de CH4 au cours de l’expérimentation permettront d’évaluer l’influence du taux de contamination sur le recyclage des nutriments (dont les nitrates) dans nos systèmes expérimentaux. Ces mesures seront effectuées à la fois dans des systèmes colonisés par ces invertébrés, mais aussi dans des systèmes sans faune afin de quantifier précisément le rôle de ces organismes en fonction de la contamination du milieu sédimentaire. Ces analyses seront couplées avec celle des biomarqueurs écophysiologiques les plus pertinents déterminés dans le premier objectif de ce travail afin de déterminer les liens supposés entre l’état physiologique des invertébrés et leurs rôles écologiques.

    Enfin, le rôle de ces deux organismes sur le devenir de certains contaminants sera précisé, en incubant des vers et des crustacés dans un sédiment « témoin » auquel nous aurons ajouté une molécule toxique marquée au 13C, pour suivre son devenir (accumulation ou métabolisation) à la fois au sein des organismes et dans les sédiments (par IRMS). Plusieurs polluants marqués (à l’exclusion des métaux lourds) pourront ainsi être testés en parallèle dans des colonnes de sédiments et en conditions contrôlées, afin de préciser les classes de molécules (hydrocarbures aromatiques polycycliques de solubilités différentes, polychlorobiphényles) les plus susceptibles d’être dégradées ou de persister dans le milieu en fonction de l’activité d’ingénierie des organismes.

  • * 2013-2014 : Master 2 Recherche Physiologie & Neurosciences Spécialité Physiologie Intégrée
en Conditions Extrêmes – UCBL 1

    Stage de Master effectué au sein du Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés - UMR CNRS 5023, Université Claude Bernard Lyon 1.


    Sujet : Réponses physiologiques d’un oligochète aquatique Limnodrilus hoffmeisteri face à une pollution d’origine anthropique et conséquence sur le fonctionnement de l’écosystème. Encadrants : Fréderic HERVANT & Florian MERMILLOD-BLONDIN

    * 2011-2012 : Master 1 Ecosciences, Microbiologie spécialité Ecologie – UCBL 1

    * 2011 : Licence STS mention Biologie des Organismes et des Populations – UBCL 1

  • 2016 Pigneret, M., Mermillod-Blondin, F., Volatier, L., Romestaing, C., Maire, E., Adrien, J., Guillard, L., Roussel, D., Hervant, F., 2016 - Urban pollution of sediments: Impact on the physiology and burrowing activity of tubificid worms and consequences on biogeochemical processes. Science of the Total Environment, 568 : 196–207.

Site de la Doua
Université Claude Bernard - Lyon I
CNRS, UMR 5023 - LEHNA (Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés)
3-6, rue Raphaël Dubois - Bâtiments Darwin C & Forel, 69622 Villeurbanne Cedex
43, Boulevard du 11 novembre 1918
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