Effet de métaux tétravalents (thorium, zirconium) sur les communautés de microorganismes d'eau douce et transfert trophique aux brouteurs

L’intensification mondiale de la demande en métaux est à l’origine d’une remobilisation de plus en plus importante de ces éléments dans les milieux aquatiques. L’écotoxicité des métaux tétravalents dans les milieux aquatiques reste actuellement peu étudiée. La caractérisation de la prise en charge et des effets du thorium (Th) et du zirconium (Zr) sur les producteurs primaires, et sur les communautés de microorganismes autotrophes, permettrait de mieux prévenir la dégradation et l’exposition des écosystèmes aquatiques en contribuant à l’amélioration d’outils de biosuivi de la contamination métallique. Des expériences de prise en charge à court terme ont été effectuées afin de déterminer le flux d’internalisation du Th et du Zr dans des microalgues. Contrairement à ce que l’on observe habituellement avec les éléments de valence inférieure, aucune relation linéaire n’a été obtenue entre la quantité de métal internalisé dans les cellules et le temps d’exposition suggérant une importante adsorption par rapport à l’internalisation. Des expériences de fractionnement subcellulaire ont montré que le Th s’associe aux granules et aux organites avec des concentrations de Th intracellulaire total similaires à celles des expériences de prise en charge. Cette répartition représente un risque modéré de toxicité pour les cellules algales et de transfert trophique pour les brouteurs. Afin d’examiner les effets potentiels à l’échelle de la communauté, du biofilm cultivé en laboratoire a été exposé à ces métaux en microcosmes et sa structure taxonomique a été déterminée par microscopie (microméiofaune et diatomées) et par séquençage d’ARN 16s (bactéries). Les résultats montraient que ces métaux perturbaient les structures taxonomiques des communautés étudiées par des effets directs (diminution de croissance et d’abondance de certain taxon) et indirects (augmentation de l’abondance de certain taxon). Lors d’une expérience de transfert trophique, les escargots nourris au biofilm exposé ont accumulé plus de Th. Leurs compositions en acides gras différaient de celles des escargots témoins, avec une baisse significative des acides gras polyinsaturés (oméga 3 et oméga 6) jouant des rôles essentiels dans la physiologie de ces organismes. Dans ces travaux, la présence du Th et du Zr à des concentrations environnementalement réalistes a montré des effets sur la structure taxonomique des communautés périphytiques. Dans le cas du Th, la bioaccumulation ainsi que les modifications du biofilm associées à l’exposition ont engendré des changements dans sa qualité nutritionnelle. Ces changements ont également perturbé la composition en acide gras et la prise alimentaire du brouteur utilisé, l’escargot. Ainsi, à la lumière de nos résultats, il semble que ces métaux peuvent présenter un risque pour les biofilms et leurs brouteurs. Ce travail montre la pertinence de continuer à étudier leurs effets sur les organismes présents dans ces milieux, à différents niveaux d’organisation biologique et trophique.