Soutenance mémoire
L’écosystème aquatique : dynamique et équilibre
Les écosystèmes aquatiques sont des systèmes complexes résultant d’un équilibre entre un milieu naturel et les êtres vivants qui y habitent. Ils abritent en effet en leur sein un nombre d’espèces vivantes très diverses qui interagissent entre elles de façons variées en établissant des relations de cohabitation, de compétition, de prédation ou de parasitisme. Un écosystème est également caractérisé par les échanges cycliques de matière qui s’établissent entre le biotope et la biocénose et qui constituent des cycles biogéochimiques dont les plus importants concernent l’eau, le carbone, l’oxygène, l’azote, le soufre et le phosphore. (Štirn, 1982 ; Ricklefs et Miller, 2005 ; Beisel et Lévêque, 2010) .
Pour croître, les êtres vivants ont besoin de l’énergie et des aliments qui leur sont fournis par le milieu extérieur constitué par l’eau, les sols et l’atmosphère. La composition des populations dépend étroitement des conditions de vie qui leur sont offertes, à savoir du courant, de la température, de l’oxygénation et de la composition chimique de l’eau, de la nature des fonds, du relief et de la végétation du bassin versant, des conditions atmosphériques…. Inversement, la composition chimique de l’eau est constamment modifiée par les espèces vivantes présentes dans le milieu surtout en ce qui concerne les teneurs en matières minérales et en gaz dissous ; ainsi, les espèces biologiques qui vivent en interdépendance étroite entre elles et avec le milieu physique environnant. (Bodenheimer, 1955 ; Piégay et al., 2003 ; Ricklefs et Miller 2005).
Le concept d’écosystème aquatique recouvre l’ensemble formé par le biotope (le milieu physique, et les conditions de vie) et la biocénose (ou l’ensemble des êtres vivants qui s’y développent). D’une manière schématique, un écosystème aquatique peut être divisé en trois compartiments biologiques (Otto, 1998 ; Ricklefs et Miller, 2005):
Les producteurs : ce sont essentiellement tous les végétaux qui utilisent tous la lumière solaire comme source d’énergie pour fabriquer, par photosynthèse, les matières organiques dont ils ont besoin pour croître ; ce faisant, les plantes aquatiques consomment le gaz carbonique dissous dans l’eau, les nutriments dissous que sont surtout l’azote, le phosphore et la silice, ainsi que divers autres constituants minéraux, et elles rejettent de l’oxygène ; les principaux producteurs sont les algues microscopiques du phytoplancton ;
Les consommateurs : ce sont soit des herbivores stricts, comme certaines espèces du zooplancton qui se nourrissent de phytoplancton ou certaines espèces d’invertébrés et de poissons qui se nourrissent d’algues et d’autres végétaux fixés sur le fond, soit des espèces plus omnivores consommatrices de végétaux, de zooplancton et autres invertébrés, soit enfin des espèces strictement carnivores, comme certains gros poissons qui se nourrissent des plus petits, ou encore certains oiseaux et petits mammifères ; ces animaux respirent en consommant l’oxygène produit par les plantes et en rejetant du gaz carbonique ;
Les décomposeurs : ce sont les micro-organismes, comme les bactéries aérobies ou les champignons, qui se repaissent de toute la matière organique morte et biodégradable présente dans le milieu aquatique, qu’elle soit produite par les autres organismes (telles les sécrétions animales) ou issue de leur décomposition, ou encore qu’elle provienne d’eaux de ruissellement, d’eaux infiltrées dans les sols ou d’eaux usées rejetées par les hommes ; pour dégrader ces matières organiques, les décomposeurs utilisent l’oxygène produit par les plantes.
Le rôle des décomposeurs, bactéries et champignons, est prépondérant car en décomposant les matières organiques, ils participent à l’épuration des écosystèmes aquatiques. En outre, en transformant les matières organiques complexes en substances minérales simples dont les producteurs, les végétaux, ont besoin. Les décomposeurs referment en quelque sorte la boucle qui, des producteurs, mène aux consommateurs puis aux décomposeurs, une boucle que l’on appelle la chaîne alimentaire, ou chaîne trophique.
Il existe une très grande variété d’écosystèmes aquatiques continentaux que l’on peut regrouper en trois grands types suivant que leurs eaux soient stagnantes, courantes ou souterraines (Suty, 2010). Les eaux stagnantes sont les lacs, grandes étendues d’eau libre à l’intérieur des terres, les marais peu profonds et envahis par la végétation, les mares, les étangs et réservoirs créés de toute pièce par l’homme, ou encore les zones humides, les marécages, et les plaines inondables.
Perturbation des écosystèmes aquatiques : pollution par les pesticides
Les pesticides sont des composés chimiques utilisés par les agriculteurs pour lutter contre les animaux (insectes, rongeurs) ou les plantes (champignons, mauvaises herbes) jugés nuisibles aux plantations. Si les pesticides sont d’abord apparus bénéfiques, leurs effets secondaires nocifs ont été rapidement mis en évidence. Leur toxicité, liée à leur structure moléculaire, ne se limite pas en effet aux seules espèces que l’on souhaite éliminer. Ils sont notamment toxiques pour l’homme (Calvet, 2005 ; Khopkar, 2007).
Estimer les effets sur les écosystèmes d’une pollution liée aux pesticides s’avère difficile, car il existe un millier de familles de pesticides, soit des dizaines de milliers de pesticides. Ils sont en outre utilisés à faibles doses et leurs comportements sont très divers. Leur impact dépend à la fois de leur mode d’action, de leur persistance dans le temps et de leurs sous-produits de dégradation lesquels sont parfois plus toxiques et se dégradent moins vite que le composé initial. Leurs effets sur le vivant sont, eux aussi, encore très mal connus.
La pollution des milieux aquatiques par les pesticides se manifeste par différentes formes et provoque des effets pouvant être de deux types (Forbes et Forbes, 1997) :
– Effet immédiat ou à court terme conduisant à un effet toxique brutal et donc à la mort rapide de différents organismes,
– Effet différé ou à long terme, par accumulation au cours du temps, des substances chez certains organismes.
Plusieurs facteurs déterminent l’importance de la migration des pesticides vers les eaux de surface. Les principaux facteurs sont les quantités utilisées, l’importance et l’intensité des événements de pluie qui surviennent après l’application des pesticides aux champs et le délai entre l’application et la pluie (Forbes et Forbes, 1997 ; Ramade, 2007).
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Table des matières
Introduction
Partie I : Synthèse bibliographique
1. L’écosystème aquatique: dynamique et équilibre
2. Perturbation des écosystèmes aquatiques : pollution par les pesticides
* Pollution aquatique par les pesticides
* Classification des pesticides selon leur mode d’action
* Transformations et dégradation des pesticides
3. Généralités sur les herbicides et les fongicides
3.1. les herbicides
3.2. les fongicides
4. Stress oxydant
5. Les bioindicateurs
6. Les protistes ciliés
7. La paramécie : morphologie et biologie
7.1. Le cortex
7.2. Les noyaux
73. Reproduction
Partie II : Matériel et Méthodes
1. Paramecium tetraurelia
2. Matériel chimiques
2.1. Amistar Xtra
2.2. Glyphosate
3. Etude de la croissance
3.1. Culture de Paramecium tetraurelia
3.2. Suivi de la croissance
3.3. Impact du milieu de culture sur la croissance de P. tetraurelia
3.4. Effets de la température et du pH sur la croissance
3.5. Traitement par les pesticides
4. Etude comportementale
4.1. Test d’évitement
4.2. Suivi des trajectoires
4.3. Vitesse de déplacement
5. Effets sur la respiration
* Description de l’appareil utilisé
* Principe
* Protocole
6. Dosage des paramètres biochimiques
6.1. Dosage du glutathion (GSH)
6.2. Mesure de l’activité de la glutathion-S-transférase (GST)
6.3. Mesure de l’activité catalase
6.4. Dosage du malonyldialdéhyde (MDA)
7. Analyses statistiques
Partie III : Résultats
Chapitre I : Etude de la croissance et la respiration de P. tetraurelia
1. Etude de la croissance
1.1. Impact de composition du milieu de culture sur la croissance
1.2. Impact de la concentration du milieu de culture sur la croissance
1.3. Les variations de la température
1.4. Les variations du pH
1.5. Etablissement d’un modèle de croissance de P. tetraurelia
2. Discussion
Chapitre II : Impact d’amistar xtra et du glyphosate sur la croissance et la respiration de
P. tetraurelia
1. Effets inhibiteurs d’Amistar Xtra et du Glyphosate sur la croissance
2. Impact d’Amistar Xtra et du Glyphosate sur la respiration
3. Discussion
Chapitre III : Les malformations
1. Modifications morphologiques et structurels
1.1. Taux de malformations
1.2. Malformations structurelles
1.3. Atteintes membranaires et éclatement cellulaire
2. Discussion
Chapitre IV : Impact sur le comportement de la paramécie
1. Comportement d’évitement
2. Impact sur la vitesse de déplacement des paramécies
3. Impact des pesticides sur les trajectoires des paramécies
4. Discussion
Conclusion
