Du, Juan
(2022).
« Les réponses des microalgues arctiques et tempérées aux pesticides et à la lumière diffèrent par leurs caractéristiques écophysiologiques » Thèse.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.
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Résumé
Les écosystèmes polaires jouent un rôle important dans la production primaire mondiale. Les microalgues de ces régions ont développé des adaptations qui leur permettent de prospérer avec des températures basses en permanence et des variations extrêmes de l'éclairement et de la durée du jour. Par conséquent, leurs caractéristiques éco-physiologiques devraient être différentes des microalgues tempérées. Parallèlement, ces adaptations pourraient modifier leur sensibilité aux polluants abiotiques tels que les pesticides. En effet, nous avons constaté que les microalgues arctiques ont évolué de manière différente pour développer des caractéristiques éco-physiologiques par rapport à leurs homologues tempérés : les microalgues arctiques ont (1) des teneurs en chlorophylle a (Chl a) et en caroténoïdes (Car) plus faibles et (2) une teneur beaucoup plus élevée NPQmax intrinsèque, (3) une teneur en espèces réactives de l'oxygène (ROS) plus faible et (4) des activités de catalase (CAT) et de superoxyde dismutase (SOD) plus élevées, par rapport aux espèces tempérées. Les paramètres écophysiologiques des tests de toxicité des pesticides standard étaient la croissance, le biovolume cellulaire, la teneur en pigments, l'activité photosynthétique et les mécanismes photoprotecteurs (NPQ, activité enzymatique antioxydante) et la teneur en ROS. Les résultats obtenus ont montré qu'une espèce arctique (Micromonas polaris) est plus tolérante à l'atrazine et à la simazine que ses homologues tempérés (Micromonas bravo), tandis que l'autre espèce arctique (Chaetoceros neogracilis) est plus sensible à ces herbicides par rapport à son homologue tempéré (Chaetoceros néogracile). De plus, les deux microalgues arctiques sont plus sensibles au chlorpyrifos (insecticide) que leurs homologues tempérées. Ces différences sont principalement dues à des différences dans les principaux mécanismes de protection entre les microalgues arctiques et leurs homologues tempérées. La taille des cellules, la teneur en pigments, le NPQ et les activités enzymatiques antioxydantes peuvent expliquer cette sensibilité différente aux pesticides. D'autre part, les algues subissent de légères fluctuations dans l’énergie lumineuse reçue dans l'écosystème aquatique en raison des réponses quotidiennes au coucher du soleil et aux changements saisonniers, y compris l'environnement extrême de l'océan Arctique en raison de la fonte des glaces. Mais on sait très peu de choses sur la réponse des microalgues marines tempérées et arctiques de photoadaptation à l'exposition aux herbicides. Nous avons donc étudié l'activité photosynthétique, les flux d'énergie PSII, la teneur en pigments, la capacité photoprotectrice (NPQ) et la teneur en ROS dans trois conditions de lumière de culture différentes (40-LL, 100-ML, and 400-HL μmol photons m-2 s-1). Nous avons constaté que la croissance et le biovolume cellulaire des microalgues arctiques et tempérées étaient stimulés par l'augmentation de l'intensité lumineuse de la culture, même si l'efficacité de la photosynthèse était réduite. La principale différence entre les réponses de photoadaptation des microalgues arctiques et tempérées était que les deux microalgues arctiques répondent principalement à l'inhibition du transfert d'électrons photosynthétiques sous une haute lumière (HL) en augmentant la taille du pool de PQ, plutôt qu'en régulant l'absorption de la lumière en réduisant la teneur en chlorophylle comme dans microalgues tempérées. Parallèlement, la diatomée de Chaetoceros de la région arctique avait des capacités d'acclimatation plus élevées aux variations de lumière que l'algue verte de Micromonas. De plus, même le NPQ et la formation de pigments photoprotecteurs (Car) étaient fortement activée après une forte acclimatation à la lumière, mais ces effets inhibiteurs étaient plus forts lorsque les microalgues rencontraient une forte lumière en été ou par une fonte massive de la glace de mer causée par le réchauffement climatique dans les décennies à venir. À la suite des résultats obtenus dans ces deux parties de ma thèse, j'ai étudié les herbicides binaires sur les microalgues d'eau douce puisque les herbicides n'existent jamais seuls dans les écosystèmes aquatiques. Nos résultats ont montré que la lumière peut affecter le type d'interaction (synergie, antagonisme, addition) des herbicides binaires avec les microalgues d'eau douce, qui est fortement liée à la concentration du mélange de pesticides. De plus, les microalgues d'eau douce acclimatées au HL ont réduit la toxicité de l'atrazine et de la simazine par rapport aux cellules acclimatées au LL, la stratégie protectrice du NPQ joue un rôle important dans ce processus. De plus, les communautés d'algues peuvent être altérées dans les eaux contaminées par les herbicides et les changements de lumière, car les algues vertes ont une forte capacité d'acclimatation à la lumière et une résistance élevée aux herbicides.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Microalgues, Micromonas, Chaetoceros, Arctique, tempéré, intensité lumineuse, écophysiologie, photosynthèse, pesticides simples/binaires, mécanisme de toxicité, type d'interaction
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
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| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
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Directeur de thèse: |
Juneau, Philippe |
| Mots-clés ou Sujets: |
Microalgues / Arctique / Écophysiologie / Pesticides / Effets de la lumière / Photosynthèse / Toxicité |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département des sciences biologiques |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
27 janv. 2023 09:36 |
| Dernière modification: |
27 janv. 2023 09:36 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/16290 |
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