Etude qualitative et quantitative de la macrofaune Annélidienne

Les termes écosystème et biodiversité ont été employés durant ces dernières années par les communautés scientifiques et politiques s’élargissant de plus en plus au grand public. Un écosystème est défini comme une communauté d’espèces vivants en interaction en fonction du milieu physique dont elles dépendent. Il est reconnu que la terre se compose de plusieurs écosystèmes différents, Néanmoins les sociétés humaines acceptent difficilement que la terre elle-même est un écosystème constitué de ressources finies et dépendant d’espèces en interaction (Vignieri & Fahrenkamp-Uppenbrink, 2017). Le terme écosystème incluant l’ensemble des êtres vivants (la biocénose) et leur milieu physique (le biotope) a été introduit par Tansley (1935) de façon à désigner une unité de base de la nature spatialement explicite. Prenons par exemple les caractéristiques géologiques, édaphiques, hydrologiques chacun de ces éléments est impliqué dans un réseau d’interactions consistant en des transferts de matière et d’énergie permettant le maintien du système (Likens, 1992) .

Ces interactions sont organisées en chaînes trophiques. Pour leur croissance, les organismes autotrophes puisent dans le milieu physique, la lumière, l’eau et les sels minéraux dont ils bénéficient. Ces organismes sont consommés par les herbivores qui transforment ainsi la matière végétale en énergie et en biomasse et sont eux même consommés par des prédateurs. Il sera également identifié au sein des écosystèmes un réseau hétérotrophe basé sur la décomposition des matières mortes animales ou végétales émanant de la chaîne trophique autotrophe qui nous permettra de conclure que l’état de santé de l’écosystème et sa stabilité sont proportionnels à la biodiversité (Strong et al.,2015). Selon son sens strict, la biodiversité a toujours été considérée comme la diversité du vivant. Ayant été proposée en 1985 par Rozen, ce n’est qu’en 1992 à partir de la conférence de Rio et de la ratification de la convention sur la diversité biologique (CDB) que celle-ci fut connue de tous. Bien que les écologues s’intéressent spécialement aux populations, communautés et écosystèmes (Krebs, 2001), la biodiversité est cependant prise en considération de l’échelle moléculaire à l’échelle de la biosphère. Dans le cadre de l’écologie, ou étude des rapports des êtres vivant avec le milieu naturel, la biodiversité représente un des objets d’études majeur de cette partie de la biologie. Elle évalue la diversité du vivant au sein des trois niveaux fonctionnels évoqués à partir de la variabilité génétique, la diversité spécifique et la complexité des réseaux trophiques. Selon Barbault & Chevassus-au-Louis (2004), même si la description de la diversité du vivant est complète, le concept de biodiversité va plus loin qu’une simple description. En effet, la diversité est non seulement une affaire d’interaction au sein de chaque niveau fonctionnel entre les échelles fonctionnelles mais également avec les sociétés humaines (Levrel, 2006). Les écosystèmes marins sont particulièrement riches et productifs (Mongruel et al., 2018) et caractérisés par un réseau trophique complexe (Schaal, 2009) car comme nous le savons la vie sur terre a commencé dans les océans et continue de prospérer dans sa biodiversité de la plus petite bactérie au plus grand animal qui ait jamais vécu sur terre – la baleine bleue (UNEP, 2012 ; Vo, 2017). En outre, les eaux côtières sont des habitats sensibles qui soutiennent des niveaux élevés de biodiversité et fournissent de nombreuses matières premières et services marins (Costanza et al., 1998 ; De Groot et al., 2002 ; Beaumont et al., 2008 ; D’Alessandro et al.,2016).

Analyse écologique

Localisation et présentation des sites d’étude

Pour mener à bien notre étude comparative à aspect quantitatif et qualitatif nous avons échantillonné des individus de Perinereis cultrifera à partir de trois sites du littoral Nord-Est Algérien, ou chaqu’un d’entre eux présente des différences écologiques, environnementales et une différence entre haute et basse mer généralement n’excédant pas l’amplitude moyenne de 40 cm. Le premier site est situé à El-Kala (plage la Montagne), le deuxième à Annaba (plage Saint-cloud) quant au troisième et dernier site il est localisé à Skikda (plage Bikini). Nous avons choisi de déterminer les sites d’échantillonnage sur la base de trois critères : Le premier est relatif au niveau de pollution à l’échelle locale et la pression anthropique exercée. Le second critère est relatif à la facilité d’accès aux sites et le type de substrat rocheux qui se doit d’être assez plat et non escarpé. Enfin le troisième et dernier critère est celui de l’abondance du matériel biologique ; celui-ci n’a pu être d’déterminé qu’après une prospection du terrain, afin de pouvoir disposer à chaque sortie d’un lot important d’individus provenant des trois régions et ce, pendant toute la durée d’étude, sans qu’il y ait un risque d’appauvrissement des ressources. Les récoltes ont été réalisées sur une période qui s’étale de Janvier à Décembre de l’année 2016.

Station 1 : Plage La Montagne (El-Kala) :
Le premier site localisé à El-Kala qui est une commune de la Wilaya d’El Tarf proche de la frontière Algéro-Tunisienne située à 20 km au Nord-Est d’El Tarf et 77 km à l’Est d’Annaba, se trouve à l’extrême Nord-Est d’Algérie sur une Latitude 36°53′53.33″N et une longitude 8°27′3.28″E. Elle dispose du plus vaste parc naturel du nord de l’Algérie dont la superficie est de 8000 hectares, Il est constitué d’un massif montagneux, de plaines et de quatre grands lacs (Oubeira, El Mellah, Tonga et le Lac des Oiseaux) ainsi qu’une côte très diversifiée, séparée localement de la plaine par un cordon dunaire important où se développe une végétation basse. Du nord au sud, on retrouve un littoral long de 40 km, des maquis et des forêts abritant différents types d’arbres. D’une manière générale, la région d’El-kala est caractérisée par un relief marqué et une situation variée où le climat est globalement humide. Au niveau de la mer, les températures descendent en-dessous de 0°C. Les mois les plus froids sont janvier et février alors que juillet et août sont les plus chauds. Le gradient altitudinal conditionne donc fortement la pluviosité. Les points les plus arrosés sont les zones sommitales avec une moyenne d’environ 900 mm/an (Belair, 1990). En terme de biodiversité animale et végétale, c’est une zone très riche qui a été classée réserve de la biosphère par l’UNESCO en 1990. De par sa facilité d’accès, sa richesse macrobenthique et sa position géographique éloignée des principaux pôles industriels et activité domestiques, nous avons choisi la plage de La Montagne (Figure 2), cette dernière est dépourvue de risque majeur de pollution et donc adéquate pour nos prélèvements.

Station 2 : Plage Saint-Cloud (Annaba) :
Le deuxième site de récolte est localisé à Annaba au niveau de la plage (Saint Cloud) (Figure 3), se trouve à l’extrême Nord-Est d’Algérie sur la latitude 36°54′5.79″N et la longitude 7°45′22.20″E. Annaba se situe dans le nord-est de l’Algérie, sur la rive sud du bassin algéroprovençal, à l’extrêmité nord-Est de sa wilaya. Elle est distante de 600 km de la capitale Alger et 106 km la séparent de la frontière tunisienne. La ville s’élève au fond d’une baie ouverte à l’Est sur le golfe d’Annaba. Elle est dominée à l’ouest par la chaîne de montagne de l’Edough (1.008 m d’altitude), elle bénéficie d’un climat méditerranéen où les étés y sont chauds et secs avec une température maximale moyenne de 22° C, les hivers y sont doux et humides avec une température minimale moyenne de 12° C ; les jours de neige sont rares, les pluies sont abondantes et peuvent être diluviennes (630 mm/an). La ville est marquée par une importante activité économique ou sévissent deux grandes unités industrielles de sidérurgie et d’engrais représentées respectivement par le complexe sidérurgique d’El HADJAR et le complexe FERTIAL. Le golf d’Annaba reçoit des apports en eau douce par le biais de trois oueds : Oued Seybouse, Oued Mafrague et Oued Méboudja qui véhiculent des substances chimiques diverses et d’agents pathogènes d’origine domestique ou industrielle (Tableau 01). Il reçoit aussi d’importants rejets urbains des quartiers centre et Ouest d’Annaba qui parfois sont déversés sans traitement préalable. Par ailleurs, nous avons choisi cette plage car en période estivale elle est très fréquentée et reste donc exposée à de grands risques de pollution marine d’origine tellurique, mais aussi celles provoquées par les activités nautiques auxquels s’ajoutent les déchets plastiques introduits accidentellement et les eaux de pluie plus au moins polluées et qui présentent un risque non négligeable d’eutrophisation.

Station 3 : Plage Bikini (Skikda) :
Le troisième site de prélèvement se situe dans la Wilaya de Skikda à l’Est du littoral algérien ; sur une latitude de 36°52′18.86″N et une longitude de 6°54′3.28″E, il se trouve à 105 km à l’Est de Jijel, à 65 km au Nord-Est de Constantine et à 72km à l’Ouest d’Annaba. La station choisie pour nos prélèvements est la plage « Bikini » (figure 4) ; celle-ci est considérée comme étant très polluée par rapport au sites précédemment cités d’Annaba et d’El-Kala puisque l’essentiel de la capacité économique de la ville (Unités industrielles, port commercial, port spécialisé en hydrocarbures) est concentré dans la zone industrielle au niveau du littoral (Tableau 2). La plateforme pétrochimique à elle seule comprend deux raffineries de pétrole, deux centrales électriques, un terminal de gazoduc et un d’oléoduc, deux unités de liquéfaction de gaz et une unité chimique de polymères. Le tout s’étend sur une surface de plus de 1 500 hectares et pouvant engendrer d’importants dommages pour l’écosystème côtier.

Table des matières

1. INTRODUCTION
2. MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1. Analyse écologique
2.1.1. Localisation et présentation des sites d’étude
2.1.2. Station 1 : Plage La Montagne (El-Kala)
2.1.3. Station 2 : Plage Saint-Cloud (Annaba)
2.1.4. Station 3 : Plage Bikini (Skikda)
2.1.5. Données physico-chimiques et climatiques
2.1.6. Techniques d’échantillonnage et traitement de la récolte
2.1.6.1. Méthodes chimiques
2.1.6.2. Méthode mécanique
2.1.7. Inventaire et biodiversité
2.1.8. Indices écologiques
2.2. Matériel biologique
2.2.1. Description générale et répartition géographique de l’espèce
2.2.2. Choix de l’espèce
2.2.2.1. Position systématique
2.2.3. Habitat et mobilité
2.2.4. Morpho-Anatomie
2.2.4.1. Morphologie externe
2.2.4.2. Anatomie interne
2.2.5. Critères d’identification
2.2.6. Cycle biologique
2.3. Analyse morphométrique et pondérale
2.3.1. Paramètres morphométriques
2.4. Analyse de la reproduction
2.4.1. Mode de reproduction
2.4.1.1. Vitellogénèse et aspects cytologiques
2.4.1.2. Aspects ovogénétiques
2.4.2. Différenciation des sexes
2.4.3. Diamètre ovocytaire
2.4.4. Distribution des fréquences de taille ovocytaire
2.4.5. Indice de maturité sexuelle (SIM)
2.4.6. Evaluation de l’activité de la phosphatase acide
2.4.6.1. Protocole de dosage de la phosphatase acide
2.4.6.2. Réalisation de la gamme d’étalonnage
2.5. Analyse biochimique
2.5.1. Le liquide cœlomique et constituants
2.5.2. Séparation des constituants cœlomiques
2.5.3. Dosage des vitellogénines et des vitellines
2.5.3.1. Technique d’extraction des vitellogénines et des vitellines
2.5.3.2. Réalisation de la gamme d’étalonnage
2.5.3.3. Détermination de la concentration en vitellogénines et vitellines des échantillons biologiques
2.5.4. Dosage quantitatif des protéines corporelles
2.5.4.1. Extraction des protéines corporelles
2.5.4.2. Dosage des protéines corporelles
2.5.5. Rapport vitellines et protéines corporelles
2.6. Analyse écotoxicologique
2.6.1. Les biomarqueurs d’exposition
2.6.2. Les biomarqueurs d’effet
2.6.3. Les biomarqueurs de sensibilité/susceptibilité
2.6.4. Evaluation de l’activité enzymatique de la Glutathion S-transférase (GST)
2.6.5. Dosage des métaux lourds par spectrométrie d’absorption atomique (SAA)
2.6.5.1. Extraction (La minéralisation)
2.6.5.2. Dosage des métaux lourds
2.6.5.3. Évaluation du niveau de contamination du sédiment par les métaux lourds :
2.7. Analyse histologique
2.7.1. Tissus à explorer
2.7.2. Protocole expérimental
2.7.2.1. Fixation
2.7.2.2. Inclusion
2.7.2.3. Mise en bloc
2.7.2.4. Coupe
2.7.2.5. Etalement des coupes
2.7.2.6. Séchage
2.7.2.7. Déparaffinage et coloration
2.7.2.8. Montage
2.7.2.9. Observation
2.9. Analyse statistique et traitement des données
3. RÉSULTATS
3.1. Analyse physico-chimique de l’eau de mer
3.2. Inventaire et biodiversité
3.2.1. Les Nereididae
3.2.2. La Faune associeé
3.2.3. La Flore associeé
3.3. Indices écologiques
3.3.1. L’abondance
3.3.2. Dominance de la macrofaune benthique
3.3.2.1. Dominance de la macrofaune benthique présente au niveau d’El Kala
3.3.2.2. Dominance de la macrofaune benthique présente au niveau d’Annaba
3.3.2.3. Dominance de la macrofaune benthique présente au niveau de Skikda
3.3.3. Indice de diversité (H’) et équitabilité
3.4. Effets de la pollution sur les paramètres morphométrique et pondéral
3.4.1. Taille corporelle
3.4.2. Poids corporel
3.5. Taux de maturité et Sex-ratio
3.6. Étude biométrique de la croissance ovocytaire
3.7. Fréquences de tailles ovocytaire
3.8. Indice de maturité sexuelle (SIM)
3.9. Étude de l’épitoquie
3.10. Types d’épitoquie chez les femelles de Perinereis cultrifera
3.11. Évaluation de l’activité enzymatique de la Phosphatase acide au cours de la période de reproduction
3.12. Analyse quantitative des vitellogénines et des vitellines
3.12.1. Évaluation du taux de vitellogénines
3.12.2. Évaluation du taux de vitellines
3.13. Dosage quantitatif des protéines corporelles
3.14. Évaluation de l’activité enzymatique de la Glutathion S-transférase (GST)
3.15. Dosage des métaux lourds par Spectrométrie d’absorption atomique (SAA)
3.15.1. Gamme d’étalonnage des éléments étudiés
3.15.2. Évaluation des teneurs en métaux lourds dans le sédiment
3.15.2.1. Teneurs en cuivre
3.15.2.2. Teneurs en zinc
3.15.2.3. Teneurs en chrome
3.15.2.4. Teneurs en plomb
3.15.2.5. Teneurs en cadmium
3.15.3. Évaluation du niveau de contamination du sédiment par les métaux lourds
3.15.3.1. L’indice de géo-accumulation (Igéo)
3.15.3.2. L’indice de contamination (I.C.)
3.15.4. Évaluation des teneurs en métaux lourds dans l’organisme des individus de Perinereis cultrifera
3.15.4.1. Teneurs en cuivre
3.15.4.2. Teneurs en zinc
3.15.4.3. Teneurs en chrome
3.15.4.4. Teneurs en plomb
3.15.4.5. Teneurs en cadmium
3.15.4.6. Facteur de bioaccumulation biota-sédiment (BSAF)
3.16. Interprétation de la structure de l’épithélium intestinal en période de reproduction chez les femelles récoltées à partir des trois sites d’étude (El-kala, Annaba et Skikda)
3.17. Analyse en composantes principales
3.18. Tests statistiques de corrélation entre les différents paramètres
3.19. Analyse phylogénétique et phylogéographique
3.19.1. Résultats d’essais d’amplifications par PCR
3.19.2. Analyses phylogénétiques des séquences du gène ITS1
4. DISCUSSION
4.1. Paramètres physico-chimiques
4.2. Évaluation de la biodiversité
4.3. Effets de la pollution sur les paramètres : morphométrique et pondéral
4.4. Effets de la pollution sur la reproduction
4.4.1. Étude de la maturité et de la Sex-ratio
4.4.2. Étude biométrique de la croissance ovocytaire
4.4.3. Évaluation des fréquences de taille ovocytaire
4.4.4. Étude de l’indice de maturité sexuelle
4.4.5. Étude de l’épitoquie
4.5. Analyse de l’activité enzymatique de la Phosphatase acide
4.6. Évaluation du taux de vitellogénines et de vitellines
4.7. Étude du taux de protéines corporelles
4.8. Effets de la pollution sur les biomarqueurs de stress
4.9. Dosage des métaux lourds
4.9.1. Dosage des métaux lourds dans les sédiments
4.9.2. Dosage des métaux lourds dans l’organisme
4.10. Analyse histologique de l’épithélium intestinal
4.11. Analyse phylogénétique et phylogéographique
5. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
6. RÉSUMÉS

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