Les communautés microbiennes benthiques pour le diagnostic de l’impact écologique des micropolluants dans les cours d’eau

National audienceDe nombreux microorganismes tels que les bactéries, les champignons ou la microfaune sont complètement ignorés par la réglementation au sujet de la qualité des masses d’eau. Or tous ces microorganismes jouent un rôle écologique majeur dans les écosystèmes aquatiques. Au cours de la dernière décennie, divers indicateurs microbiens ont démontré leur potentiel pour le diagnostic de la pollution toxique et de ses effets. Après une description de ces outils de diagnostic et leur mise en perspective opérationnelle, cet article explore les freins ayant à ce jour limité leur utilisation

Caractérisation des effets d'une contamination complexe par les pesticides d'un petit cours d'eau vosgien emblématique (Cleurie) : une approche interdisciplinaire basée sur les biofilms phototrophes

National audienceLa Directive Cadre sur l’Eau impose l’atteinte ou le maintien du bon état écologique des masses d’eau. Il s’avère donc indispensable de disposer d’indicateurs précoces de la qualité des masses d’eau en conditions naturelles. Si de nombreux indicateurs existent, ils ne sont pas toujours en mesure de révéler les effets subtils d’une faible pression épisodique sur des temps d’exposition longs. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux indicateurs, complémentaires de ceux actuels mais plus à même de traduire l’impact des contaminants chimiques, notamment les pesticides. Pour ce faire, les biofilms phototrophes présentent un large éventail de descripteurs structurels et fonctionnels pertinents pour le diagnostic environnemental.La contamination observée depuis plusieurs années dans la rivière Cleurie (Région Grand-Est, Vosges) constitue un cadre de travail idéal pour éprouver la sensibilité de ces indicateurs. En raison d’activités industrielles (textiles), ce petit cours d’eau vosgien de tête de bassin versant forestier présente un cocktail complexe de molécules, chroniques et épisodiques (du quotidien au saisonnier) mais en dessous des normes de qualité environnementales. Ce cocktail se caractérise par de fortes concentrations en glyphosate et son principal produit de dégradation, l’acide aminométhylphosphonique (AMPA) ainsi qu'une forte charge de matière organique dissoute (MO) dominée par des colorants et azurants optiques. Dans ce contexte notre objectif est d’estimer les potentiels effets écotoxiques et fonctionnels in situ de cette contamination complexe et d’identifier si ces effets sont liés au rejet de glyphosate et d’AMPA dans la Cleurie. Les résultats générés contribueront à une approche sociologique qui sera développée en parallèle pour suivre la circulation des savoirs scientifiques produits entre les différents acteurs (scientifiques, pouvoirs publics, citoyens…) impliqués dans une controverse locale mais qui s’inscrit dans celle plus générale et ancienne sur la toxicité des pesticides.Différentes stations ont été identifiées le long du linéaire de la Cleurie et un suivi annuel de la structure (biodiversité, déformations) et du fonctionnement (approche PICT-Pollution Induced Community Tolerance) des biofilms phototrophes a été initié. Parallèlement à cette approche de terrain, des bioessais ont été réalisés pour évaluer la toxicité du glyphosate sur les diatomées en conditions standardisées. Pour ce faire, les deux espèces Nitzschia palea et Gomphonema gracile ont été exposées pendant 7j à une large gamme de concentration de glyphosate (0,4-84 mg/L). Dans un second temps, les deux espèces ont été exposées sur une durée plus longue (28j) afin d’évaluer le potentiel tératogène du glyphosate sur la morphologie des frustules. Ces premiers résultats semblent indiquer que la déformation des diatomées benthiques et l'acquisition de tolérance au glyphosate par les biofilms constitueraient des marqueurs plus sensibles que les indices structurels classiques (IBD...) quant à la présence de glyphosate et d’AMPA le long du linéaire du cours d’eau

Towards simple tools to assess functional effects of contaminants on natural microbial and invertebrate sediment communities

Surface sediments can accumulate contaminants that affect microorganisms and invertebrates and disturb benthic ecological functions. However, effects of contaminants on ecological functions supported by sediment communities are understudied. Here, we tested the relevance of two simple tools to assess the ecotoxicological effects of metal contamination on natural sediment communities using particulate organic matter breakdown and decomposition as a functional descriptor. To this aim, we performed a 21-day laboratory microcosm experiment to assess the individual and combined effects of Cu and As (nominal concentration of 40 mg kg(-1) dw each) using the bait-lamina method (cellulose, bran flakes, and active coal in PVC strips) as well as artificial tablets (cellulose, bran flakes and active coal embedded in an agar matrix). Sediment toxicity was also evaluated using the standardized ostracod toxicity test. Both the bait-lamina and artificial tablet methods showed low effects of As on organic matter breakdown and decomposition but strong effects of Cu on this important ecological function. Both also showed that the presence of Cu and As in mixture in the sediment induced total inhibition of organic matter breakdown and decomposition. The ostracod toxicity test also showed high toxicity of Cu-spiked and Cu-plus-As-spiked sediments and low toxicity of As-spiked sediments. Besides confirming that artificial organic matter substrates are relevant and useful for assessing the functional effects of contaminants on sediment micro- and macro-organism communities, these results suggest that the proposed methods offer promising perspectives for developing tools for use in assessing functional ecotoxicology in the sediment compartment

The impact of urban contamination on antibioresistance in microbial communities from periphyton and sediments

International audienceSince the early 20's antibiotics have been massively produced and consumed for the benefit of bothhuman and animal health. Nevertheless, antibiotics have also reached the aquatic environmentthrough diffuse sources (e.g. veterinary treatment, contaminated manure application...) and throughwastewater. Consequently, antibiotics concentrations between the ng/L and μg/L range are regularlydetected in surface water and those molecules have also been found in sediments and aquatic biota.The ubiquitous presence of antibiotics exerts a selective pressure on microbial communities leading tothe acquisition and dissemination of antibioresistance in the environment. While both antibiotics andantibioresistance have been found in different aquatic compartments, more investigation is requiredto better understand their distribution and to identify hot spots of accumulation.In this context, we investigated the repartition of antibiotics and antibioresistance in different aquaticcompartments on 4 stations belonging to regional observatories and presenting contrasting levels ofpharmaceuticals: 2 on the Arve river belonging to Sipibel observatory and 2 on Lake Geneva belongingto the Observatory on Lakes. On the Arve river, the 2 stations were located up- and down- stream thedischarge place of a wastewater treatment plant (WWTP) collecting both urban and hospitalwastewaters. On Lake Geneva, one station was located in a relatively pristine area while the secondwas close to the discharge of an urban WWTP. To better identify a potential temporal dynamic ofantibiotics and antibioresistances over seasons, 6 samplings were conducted during 1.5 year. On eachsampling campaign, the following parameters were determined: (i) antibiotics levels in water,sediments and periphyton; (ii) antibioresistance in periphyton and sediments using various techniques:detection of resistance genes, integrons quantification, detection of tolerance acquisition via a PICT(Pollution Induced Community Tolerance) approach; (iii) antibiotics biodegradation potential ofmicrobial community from sediments (by radiorespirometric measurement); (iv) diversity of bacteriaand diatoms in periphyton and sediments; (v) physico-chemical parameters and (vi) metalliccontamination in sediments.While microbial resistance to antibiotics is commonly assessed by quantifying resistance genes orisolating antibiotic resistant bacteria, antibiotic resistance can also be estimated by measuring theacquisition of antibiotics tolerance at community level, following a PICT approach. In our study,periphytic microbial communities from the Arve river were found to have a higher tolerance to thetested antibiotics (ciprofloxacin, ofloxacin, sulfamethazine and erythromycin) than communities fromLake Geneva, in agreement with the expected levels of contamination. In addition, in some cases, ahigher tolerance was also found at stations close to WWTP effluents than in upstream/protectedstations. For example, periphytic microbial communities collected downstream the WWTP on the Arveriver were generally found to have a higher tolerance to ciprofloxacin than the upstream communities.Comparing whole community tolerance to other classical indicators of antibioresistance and toantibiotics levels in the aquatic ecosystems allows us to better understand the interconnectionbetween pharmaceutical exposure, in situ tolerance and genetic potential for antibioresistance

Membre du comité d'organisation logistique et scientifique

visioconférence, France, 6-9 octobre 2020International audienc

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