Soutenance de la thèse de Mohammad WAZNE
Jeudi 14 septembre 2023 à 14h30 dans l'amphithéâtre de la BU de l'Université Lyon 1 (Domaine de la Doua, 20 Avenue Gaston Berger, 69100 Villeurbanne).
Titre de la thèse :
"Distribution des microplastiques dans les sédiments de rivières et conséquences sur les processus écosystémiques associés à la bioturbation"
Thèse supervisée par Florian Mermillod-Blondin (DR, CNRS), Laurent Simon (MC, UCBL) et Stefan Krause (Pr. University of Birmingham).
Le Jury sera composé de :
Tamara Galloway (Pr, University of Exeter)
Joerg Lewandowski (Dr, IGB Berlin)
Nicole Gilon-Delépine (Pr, UCBL)
Emmanuel Guillon (Pr, Université de Reims)
Chloé Bonnineau (Dr, INRAE Bordeaux)
Résumé en français :
Les microplastiques constituent une préoccupation de plus en plus importante dans les écosystèmes d'eau douce, mais l'absence d'approches cohérentes et de protocoles normalisés entrave l'évaluation précise des risques qu'ils représentent. De plus, la recherche sur l'impact des microplastiques sur le fonctionnement des écosystèmes reste limitée. Par conséquent, cette thèse de doctorat vise à combler ces lacunes en abordant la présence et les conséquences des microplastiques dans les environnements d'eau douce. La thèse commence par aborder les défis liés à l'étude des microplastiques, en mettant l'accent sur les avancées méthodologiques. Elle met en évidence le manque de normalisation et les limitations de débit des méthodes existantes d'extraction et d'échantillonnage des microplastiques. Ainsi, cette étude optimise un protocole d'extraction actuel et compare différentes approches d'échantillonnage des microplastiques dans les sédiments des cours d'eau pour faciliter les comparaisons inter-études. De plus, cette recherche présente une méthodologie fiable pour l'identification spécifique des polymères synthétiques à l'aide de la coloration au rouge Nil, qui permet de distinguer les matériaux plastiques des matériaux non plastiques en fonction de leur intensité de fluorescence. Cette recherche étudie ensuite le transport et le destin des microplastiques dans le lit des rivières, en mettant l'accent sur le rôle de l'interface sédiments-eau dans la rétention temporaire des débris plastiques. L'influence des facteurs hydrologiques et sédimentaires, en particulier les échanges hydrologiques entre les eaux de surface et les eaux souterraines à l'interface sédiments-eau (c'est-à-dire les échanges hyporhéiques), sur la distribution des microplastiques est examinée. Des variations significatives dans les concentrations de microplastiques à travers différents échanges hyporhéiques et profondeurs de sédiments sont observées. Enfin, cette thèse examine l'effet des microplastiques sur la bioturbation et les processus biogéochimiques à l'interface sédiments-eau. Les activités de bioturbation de Tubifex tubifex (Oligochaeta, Tubificidae), un important ingénieur de l'écosystème, sont étudiées sous différentes concentrations de microplastiques dans les sédiments. La recherche révèle des réponses au stress oxydatif et une réduction des activités de bioturbation, ce qui entraîne une diminution de la minéralisation de la matière organique et des flux de nutriments. Ces résultats mettent en évidence les implications écologiques potentielles à long terme de la pollution par les microplastiques sur le fonctionnement des écosystèmes, un aspect qui a été peu étudié dans les recherches précédentes.
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Abstract in English
Microplastics are a growing concern in freshwater ecosystems, but the lack of consistent approaches and standardized protocols hampers accurate assessments of their risks. Additionally, there is still limited research on the impact of microplastics on ecosystem functioning. Therefore, this PhD manuscript aims to bridge these gaps by addressing the presence and consequences of microplastics in freshwater environments. The manuscript begins by addressing challenges in investigating microplastics, with an emphasis on methodological advancements. It highlights the lack of standardization and throughput limitations in existing methods for microplastic extraction and sampling. Thus, the study optimizes a current extraction protocol and compares different sampling approaches for microplastics in streambed sediments to facilitate liable inter-study comparisons. Additionally, this research presents a reliable methodology for synthetic polymer identification using Nile red staining, which distinguishes between plastic and non-plastic materials based on fluorescence intensity. This research then investigates the transport and fate of microplastics in streambed rivers, with a focus on the role of the sediment-water interface in temporarily retaining plastic debris. The influence of hydrological and sedimentary factors, particularly hydrological exchanges between surface and ground water at the sediment-water interface (i.e., hyporheic exchanges), on microplastic distribution is examined. Significant variations in microplastic concentrations across different hyporheic exchanges and sediment depths are observed. Finally, the manuscript examines the effect of microplastics on bioturbation and biogeochemical processes at the sediment-water interface. The bioturbation activities of Tubifex tubifex (Oligochaeta, Tubificidae), an important ecosystem engineer, are studied under varying microplastic concentrations in sediments. The research reveals oxidative stress responses and reduced bioturbation activities, resulting in decreased organic matter mineralization and nutrient fluxes. These findings highlight the potential long-term ecological implications of microplastic pollution on ecosystem functioning, an aspect that has received limited attention in previous research.
