Environment and complex lifecycle parasites : influence of biotic and abiotic factors in the distribution of acanthocephalan and their behavioural manipulation

La position des parasites manipulateurs dans les réseaux trophiques, dépendante et à l’interface de plusieurs espèces hôtes « libres » dans l’écosystème, les rendrait plus sensibles aux modifications de leur environnement. Nos résultats ont démontré que les fortes abondances de cystacanthes et d’adultes P. laevis sont retrouvées dans des eaux à forte pollution bactériologique et sont également corrélées avec les fortes abondances leur hôte intermédiaire G. pulex et une faible biodiversité d’invertébrés benthiques et de poissons. Les hôtes G. pulex et Squalius cephalus tolérants et abondants permettent à P. laevis de proliférer même dans un milieu fortement pollué. Les observations comportementales ont démontré que les G. pulex infectés présentent une baisse de la photophobie, une plus forte attraction vis-à-vis de la surface de l’eau, et des déplacements accrus en eau courante. De plus, nous avons prouvé que la manipulation comportementale de P. laevis sur son hôte était effective même dans des conditions de forte pollution saline. L’intensité de la manipulation n’est pas influencée par des changements de la température de l’eau, de la densité de G. pulex ou encore de la présence de S. cephalus. In fine, ces travaux de recherche apportent des informations complémentaires sur la compréhension de l’influence de l’écosystème, sur l’écologie et la transmission des acanthocéphales. Ils démontrent également la nécessité d’un réalisme accru des expérimentations en milieux contrôlés et ouvrent enfin de nouvelles perspectives sur l’utilité des parasites manipulateurs au sein des écosystèmes tant sur des aspects fonctionnels que d’indication de qualité des milieuxThe position of manipulative parasites in trophic networks is dependent of several free host species in the ecosystem and make them more sensitive to changes in their environment. Our results attest that the distribution of acanthocephalans parasites was influenced by the quality of the ecosystem. The high abundances of cystacanths and adults P. laevis were correlated with high bacteriological pollution and were also correlated with high abundance of its G. pulex intermediate host and with low fish and invertebrate species diversity. The choice of tolerant and abundant G. pulex and S. cephalus hosts allows P. laevis to thrive even in heavy polluted environments. Moreover our results in laboratory demonstrate the multidimensional nature of the phenotypic alterations induced by P. laevis in G. pulex. Infected G. pulex were more photophilous, had a greater water surface attraction, and increased their distance cover in running water. In addition, we have shown that P. laevis could maintain their capacity to manipulate their host despite salt pollution. We also find that the intensity of P. laevis manipulation was not influenced by changes in temperature, G. pulex conspecifics presence and S. cephalus cues. This study provide new information about the influence of the ecosystem on the ecology of acanthocephalans and their transmission. Moreover, this work demonstrates the need for an increasing realism of behavioural observations to explain the phenotypic alterations in details. Finally, this thesis highlights future prospects about the usefulness of manipulative parasites in ecosystems, both in terms of functional and bioindication characteristic

Manipulations comportementales et pressions environnementales : Des hôtes et leurs parasites sous influence

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Pomphorhynchus laevis manipulates Gammarus pulex behaviour despite salt pollution

International audienceSalt pollution of freshwater ecosystems represents a major threat to biodiversity, and particularly to interactions between free-living species and their associated parasites. Acanthocephalan parasites are able to alter their intermediate host's phenotype to reach final hosts, but this process could be affected by salt pollution, thereby compromising survival of the parasite.2. We experimentally assessed the impact of salt on the extended phenotype of the parasite Pomphorhynchus laevis in their intermediate host, the amphipod Gammarus pulex, based on three amphipod behaviours: distance covered in flowing water, phototaxis, and geotaxis. We hypothesised that: (1) salt pollution negatively affected the behaviour of uninfected gammarids, and (2) that P. laevis could maintain their capacity to manipulate their host despite this pollution.3. All three amphipod behaviours were altered by P. laevis: infected G. pulex covered a greater distance, were less photophobic and were more attracted to the water surface than uninfected amphipods, in control or salt-polluted water. However, salinity reduced distance covered in flowing water and increased attraction to the water surface of uninfected and infected G. pulex. For the phototaxis behaviour, P. laevis enhanced this capacity of manipulation in salt-polluted water compared to control water.4. Pomphorhynchus laevis can still manipulate the behaviour of their intermediate host in salt-polluted water. Acanthocephalan parasites have not been known to be able to manipulate their intermediate host when under pollution stress. Trophic interactions, but not the chances of parasite transmission to their definitive host, appear to be affected by salt pollution.5. Our study indicates that behavioural modifications induced by complex lifecycle parasites should be more considered in the context of growing concentrations of chemical pollutants in some freshwater ecosystems. Interspecific interactions, and particularly host–parasite relationships, are a key component of ecosystem stability and their alteration could result in major changes in energy flow

Effects of temperature and a manipulative parasite on the swimming behaviour of Gammarus pulex in flowing water

International audienceNumerous freshwater acanthocephalans are able to alter the behaviour of their intermediate hosts to increase their predation risk by final hosts, thereby enhancing trophic transmission between their two hosts. Because temperature is widely expected to impact freshwater host-parasite interactions, we investigated how it can affect movements of both uninfected and Pomphorhynchus laevis-infected Gammarus pulex in an artificial stream in 5 cm/s water flow. We found that P. laevis infection of G. pulex induced both higher frequency and higher amplitude of movements along the artificial stream. Moreover, at warmer temperature (21°C), uninfected and P. laevis-infected G. pulex moved more in the artificial stream than at 15°C. In this regard, warmer temperature could then impact gammarids distribution and increase P. laevis transmission rate toward their definitive host in freshwater ecosystems. Firstly, this study provides new insights into how the key temperature factor influences gammarids species movements in the stream. Secondly, elevated temperature did not influence the intensity of P. laevis manipulation in G. pulex intermediate host. This work highlights that warmer temperature might affect the distribution and the behaviour of infected or uninfected freshwater gammarids with no direct effect on acanthocephalan trophic transmission through manipulation

Etat de santé du ruisseau des Aygalades et de ses berges : contaminations multiples et impact sur la biodiversité

Synthèse des résultatsLes principaux résultats : Paramètres physico-chimique généraux•La température moyenne annuelle de l’eau est élevée sur toute la rivière, avec une faible dynamique hormis en station 3•La teneur en oxygène dissous est très faible en station 4 (eutrophisation, prolifération d’algues, impacts négatifs sur la biodiversité)•La conductivité est extrême au niveau de la station 2 (juste après l’effluent de SPI-Pharma), les valeurs dépassent largement 3 000 µS/cm et cela tout au long de l’année, la norme pour un cours d’eau côtier méditerranéen se situe autour de 1 000 µS/cm•La température moyenne de l’eau a augmenté depuis 2016 et la teneur en oxygène dissous a diminué•La conductivité a réduit depuis 2016 mais doit continuer de baisser afin d’atteindre des valeurs dites « naturelles » pour un cours d’eau méditerranéenLes principaux résultats : Les ions•Une forte pollution aux ions chlorures, sodium, nitrite et sulfates est observée à partir de la station aquatique 2 •Une forte pollution azotée (NO2, NO3, NH4+) à partir de la station aquatique 2, mais spatialement dépendante des concentrations en oxygène dissous•Une pollution aux nitrites est observée sur les stations aquatiques 3, 5 et 7•Cette pollution ionique engendre une salinisation excessive du fleuve côtier Les principaux résultats : Les eaux profondes•La pollution ionique des eaux de surfaces engendre une contamination des eaux profondes •La pollution aux ions chlorures, sulfates, nitrate et sodium est très conséquente à 20 et 50cm de profondeur•La biodiversité des eaux de surface mais également celle des eaux profondes est donc menacée par cette pollution ionique •Rôle d’autoépuration important des eaux profondes pour les formes azotées dans l’eauLes principaux résultats : Les métaux dissous dans les eaux de surface•L’ensemble du linéaire est fortement contaminé au cuivre, au zinc et à l’arsenic.•La partie aval du cours d’eau (à partir de la station aquatique 5) est extrêmement contaminée au chrome dissous.Les principaux résultats : Les métaux sédimentaires•Les sédiments des stations aquatiques en amont des Aygalades sont globalement plus contaminés en métaux et métalloïdes que celles en aval, sauf pour Cd, Cr et Ni où une augmentation est notée en station 6.•Les normes de qualité du cours d'eau concernant les sédiments, permettent de classer les Aygalades en qualité médiocre à mauvaise concernant la majorité des éléments métalliques et métalloïdes.•En se référant aux valeurs de PNEC (Predictable Non Effect Concentration) disponibles pour les sédiments d'eau douce, le cours d'eau présente un risque écotoxicologique avéré pour les organismes benthiques d'eau douce (notamment pour As, Cu, Hg, Ni, Pb et Zn).Les principaux résultats : La bactériologie•La pollution bactériologique impacte l’ensemble du linéaire des Aygalades de Septèmes-les-Vallons à l’embouchure.•De très fortes contaminations récentes aux coliformes totaux et fécaux sont observées à Septèmes-les-Vallons, la cité des Arts de la rue et au niveau du futur parc.•La présence de spores d’anaérobies sulfito-réducteurs (Clostridium perfringens) attestent que la contamination fécale est ancienne sur le cours d’eau.Les principaux résultats : Communautés d’algues benthiques•Seulement 5 espèces d’algues benthiques constituent à elles-seules 70% du peuplement total.•Les peuplements sont fortement déséquilibrés et constitués en majorité d’espèces polluotolérantes voir halotolérantes.•Les densités cellulaires d’algues benthiques sont très faibles en 2021-2022.•Une forte réduction des densités d’algues est observée en 2021-2022 par rapport à 2016-2018.Les principaux résultats : Les communautés de macroinvertébrés•Seulement 5 espèces taxons constituent à eux-seuls 80% des individus•Les peuplements sont pauvres en biodiversité et constitués en majorité d’espèces polluotolérantes au détriment des espèces sensibles absentes •On observe une réduction des densités d’une majorité des taxons de macro-invertébrés en 2021-2022 par rapport 2016-2018, mais ces valeurs restent assez fortesLes principaux résultats : Les communautés piscicoles•Les communautés piscicoles sont inexistantes entre la source et la Cité des Arts•Une population d’anguille européenne est sédentarisée entre la Cité des Arts et le parc Billoux•L’anguille européenne est une espèce protégée en danger critique d’extinction•La population d’anguille est en mauvaise santé•Les autres vertébrés aquatiques ont disparu ou ne peuvent s’établir sur le cours d’eauLes principaux résultats : Analyses physico-chimiques des sols de berge•Les sols de berge des Aygalades (hormis station 1) présentent des contaminations importantes en éléments inorganiques potentiellement toxiques tout le long du cours d'eau (particulièrement en As, Cd, Cu en station 2, Hg en station 10, Pb et Zn).•La multi-contamination élevée des sols de berge (sauf la station 1) est mise en évidence avec les calculs d'Indices de Charge Polluante (ICP), révélant également une variabilité de cette multi-contamination le long du cours d'eau : plus élevée en amont (stations 2 à 4), diminution/stabilisation entre stations 5 à 8, et ré-augmentation en aval (stations 9 et 10). Ces contaminations sont certainement liées aux activités industrielles présentes et passées le long du cours d’eau.•Selon les valeurs du PNEC (predictable non effect concentration) disponibles pour les sols, les sols de berge présentent un risque écotoxicologique avéré pour les plantes et/ou micro-organismes du sol (notamment pour As, Cd, Cu, Hg, Pb et Zn).•L’intégralité des sols de berge (hormis station 1) présente des concentrations dépassant le seuil d'alerte vigilance pour la santé humaine pour l'arsenic, et dépassant le seuil d'action rapide pour le plomb.Les principaux résultats : La végétation des berges•Les communautés végétales sont stables depuis 2016•Absence d’une végétation riveraine typique d’un écosystème d’eau douce•Homogénéisation des cortèges d’espèces végétales en raison de l’augmentation des plantes natives rudérales et stress-tolérantes et des plantes exotiques/envahissantes qui favorisent la diminution des plantes natives•Potentialités de dispersion des plantes riveraines de la source vers l’embouchure limitées du fait d’une mosaïque d’habitats fermés et ouverts, d’éléments ponctuels de fragmentation (par exemple routes, ponts, cascades) et de multiples linéaires imperméabilisés créant des ruptures successionnelles•Existence de deux gradients d’anthropisation longitudinal et transversalLes principaux résultats : Les friches •Les sols des friches étudiés au niveau de Septèmes-les-Vallons sont fortement pollués aux métaux et métalloïdes•Cette pollution des sols se répercute sur les sols des berges, l’eau et les sédiments des Aygalades•La biomasse microbienne est plus faible sur les sites les plus pollués•Des communautés végétales différentes se développent en fonction de la pollution des sols Les principaux résultats : Les transferts de polluants •La pollution ionique/salinisation engendre un changement de composition des communautés benthiques•La pollution saline favoriserait les espèces végétales halotolérantes et nitrophiles•Un lien étroit est observé entre la contamination métallique des sols, des sédiments et de l’eau d’une part et la bioconcentration dans le vivant d’autre part •D’autres taxons composants la chaîne trophique telles les algues benthiques et la biodiversité terrestre directement ou indirectement liée au cours d’eau (insectes adultes, oiseaux d’eau, amphibiens…) sont aussi affectés par la bioaccumulation ou la bioamplification de la contamination aux métaux et métalloïdesFleuve et ville doivent s’harmoniser et former un couple indissociable pour la préservation de la biodiversité et du paysage naturel. Les opérations de réappropriation des fleuves invoquées et mises en place par les institutions publiques ne doivent pas être uniquement une valorisation esthétique ou symbolique mais un véritable projet de reconquête écologique. Au vu et au su des résultats scientifiques exposés dans cette étude sur le diagnostic de santé du cours d’eau des Aygalades, on peut s’interroger sur le risque encouru d’exposer les populations riveraines aux pollutions toxiques (chrome, arsenic, plomb...). En qualité de responsables scientifiques, cela nous conduit notamment à vous suggérer de mettre en place des préconisations d’usages de cet hydroécosystème altéré et contaminé. Ce milieu de vie ouvert en ville, vecteur d’identité, va prendre sa place dans un parc urbain et une signalétique pour prévenir des risques sur la santé animale et humaine doit être déployée à proximité des rives (éviter les usages récréatifs/d’alimentation des jardins) tant que le chrome et autres polluants nocifs ne sont pas résorbés dans l’eau

Les parasites acanthocéphales reflètent le statut écologique des écosystèmes d'eau douce

International audienceAcanthocephalans’ position in food webs, in close interaction with free-living species, could provide valuable information about freshwater ecosystem health through the viability of the parasites’ host populations. We explored Pomphorhynchus laevis cystacanths’ and adults’ intensities of infection, and the prevalence of infected hosts respectively in their Gammarus pulex intermediate hosts and Squalius cephalus definitive hosts in a Mediterranean river. First, we analysed the relationship between P. laevis intensity of infection, its two hosts populations and the other acanthocephalan species found (Pomphorhynchus tereticollis and Polymorphus minutus). Second, we characterised the influence of bacteriological, physicochemical and biological water parameters on these acanthocephalans, and their intermediate and definitive hosts. This research highlights that P. laevis infection was closely related to their two preferential hosts population in the river. Moreover, P. laevis intensity of infection was positively correlated with organic pollution in the river but negatively correlated with biodiversity and with ecological indexes of quality. Pomphorhynchus laevis could thus benefit from moderate freshwater pollution, which promotes their tolerant intermediate and definitive hosts

How ionic pollution affect algae, macroinvertebrates and riparian vegetation in an urban freshwater stream

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How ionic pollution affect algae, macroinvertebrates and riparian vegetation in an urban freshwater stream

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Mediterranean streams vulnerability, functions and services for the cities: The case of a hyper-salinized stream in Marseilles

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Heavy ionic pollution disrupts assemblages of algae, macroinvertebrates and riparian vegetation

Urban streams display consistent ecological symptoms that commonly express degraded biological, physical, and chemical conditions: the urban stream syndrome (USS). Changes linked to the USS result in consistent declines in the abundance and richness of algae, invertebrates, and riparian vegetation. In this paper, we assessed the impacts of extreme ionic pollution from an industrial effluent in an urban stream. We studied the community composition of benthic algae and benthic invertebrates and the indicator traits of riparian vegetation. The dominant pool of benthic algae, benthic invertebrates and riparian species were considered as euryece. However, ionic pollution impacted these three biotic compartments' communities, disrupting these tolerant species assemblages. Indeed, after the effluent, we observed the higher occurrence of conductivity-tolerant benthic taxa, like Nitzschia palea or Potamopyrgus antipodarum and plant species reflecting nitrogen and salt contents in soils. Providing insights into organisms’ responses and resistance to heavy ionic pollution, this study sheds light on how industrial environmental perturbations could alter the ecology of freshwater aquatic biodiversity and riparian vegetation