Objectifs

L’un des objectifs de ce travail est de comprendre les dynamiques saisonnières des

communautés benthiques microbiennes du biofilm, incluant les diatomées mais aussi les

cyanobactéries ou les bactéries hétérotrophes. L’assèchement peut induire une pression de

sélection, que l’on peut mettre en évidence en mesurant la mortalité et la résilience

structurelle et/ou fonctionnelle des différentes communautés.

Le second objectif est de définir de quelle manière les diatomées sont affectées par le stress

d’assèchement. L’histoire du biofilm avant l’assèchement mais également la durée de

l’assèchement subi sont-ils des paramètres influençant la survie des communautés ? Nous

nous efforcerons de comprendre les vecteurs de recolonisation des substrats lors de la

remise en eau, par les apports cellulaires de la dérive ou par la recroissance des cellules du

biofilm sec.

Enfin, dans une logique d’évaluation de la qualité de l’eau, il est primordial de tester la

rémanence des communautés de diatomées au cours d’un assèchement et la pertinence du

calcul des indices diatomiques mais également de discuter du protocole normé utilisé en

France (IBD ; AFNOR, 2007a).

Ce manuscrit de thèse présente les différents travaux réalisés afin de répondre aux objectifs

énumérés précédemment (Figure 1) :

Le Chapitre I introduit des notions sur les outils basés sur les diatomées dans le cadre de la

bioindication en Europe et en France. Cette partie se poursuit par une synthèse

bibliographique (Article I) faisant le point sur la résistance des microalgues benthiques au

stress d’émersion induit par l’assèchement ou le balancement des marées. Après avoir défini

les différentes stratégies mises en place face à ce stress (adaptations physiologiques,

formes de résistance, etc.) et aux stress associés (stress osmotique, pression de broutage,

etc.), la dernière partie de l’article synthétise les différents processus de recroissance du

biofilm, une fois la contrainte d’émersion levée.

Le Chapitre II est composé de deux études réalisées en laboratoire (Article II), l’une en

microcosme, l’autre en mésocosme. La première est réalisée par des cultures d’espèces

seules ou en mélange, la seconde sur un biofilm complexe mature installé dans un canal

artificiel. Dans les deux cas, une période d’assèchement est provoquée, suivie d’une

période de remise en eau dans unenvironnement isolé, afin de concentrer nos observations

sur le biofilm asséché comme seule source microbienne. Différents paramètres sont suivis

afin de tester les concepts de résilience structurelle et/ou fonctionnelle des communautés.

Figure 1 : Schéma général des différents compartiments et interactions associées présentés

dans ce manuscrit.

Le Chapitre III présente une étude in situ réalisée sur des biofilms naturels où seul le

peuplement diatomique est analysé (Article III), selon le même protocole que celui utilisé lors

des suivis de routine. Les substrats utilisés sont des galets colonisés dans le milieu naturel

et soumis à différentes conditions d’assèchement. La structure des communautés est

ensuite analysée au cours des 28 jours suivant la remise en eau.

Le Chapitre IV est une synthèse bibliographique (projet d’article) présentant les concepts

généraux de la bioindication, suivie d’une analyse bibliographique des techniques de

bioindication utilisant les diatomées. La dernière partie s’appuie sur les différentes étapes

nécessaires à l’application de la bioindication et discute de leurs potentielles adaptations aux

cours d’eau asséchés, en se basant sur des données bibliographiques et sur les données

recueillies lors de nos campagnes expérimentales de terrain.

Enfin, la conclusion de ce travail reprendra la synthèse des principaux résultats et les

perspectives qui en découlent, d’un point de vue de la structure des communautés mais

C

HAPITRE

I :

INTRODUCTION GÉNÉRALE

La bioindication et les stress d’assèchement liés à l’émersion sont au cœur de ce chapitre

d’introduction. En première partie, des notions de base sur la bioindication sont présentées

(et seront développées dans le Chapitre IV) avant de s’intéresser plus particulièrement aux

diatomées et leur utilisation au niveau européen et dans les protocoles utilisés en France. La

seconde partie est présentée sous la forme d’un article de synthèse s’appuyant sur les

différents stress liés à l’émersion (Dessiccation, lumière, température, broutage, pollution)

que subissent les microalgues benthiques en eau douce et en milieu marin. Les processus

de réinstallation des algues lors de la suppression du stress sont ensuite décrits.

Ce chapitre introduit des notions de bioindication, plus largement développées dans le

chapitre 4, suivies d’un état de l’art des stress subis par les microalgues benthiques et liés à

l’assèchement dans les milieux dulçaquicoles et marins. La première partie comprend donc

une présentation de la bioindication avant puis un développement sur la place des

diatomées dans le cadre de la Directive européenne Cadre sur l’Eau (Parlement européen,

2000) et sur les indices couramment utilisés dans le cadre des suivis de qualité d’eau en

France : l’IBD (Prygiel and Coste, 2000; Coste et al., 2009) et l’IPS (CEMAGREF, 1982). La

seconde partie de ce chapitre est un état de l’art présenté sous la forme d’un article de

synthèse, en préparation pour une soumission dans la revue Aquatic Sciences. Elle reprend

les stratégies mises en place par les microalgues benthiques pour survivre aux différents

stress induits par l’émersion, de l’échelle de la cellule à celle de la communauté. Puis, les

processus de recolonisation faisant suite à la disparition du stress d’assèchement sont

décrits.