Réponses aux facteurs de stress
3. Chapitre III : Résultats
3.1. Paramètres physico-chimiques dans la colonne d’eau des microcosmes
Les courbes de variation du pH, de la température, de la conductivité et de l’oxygène dissous sont présentées en figure 16.
On remarque globalement qu’exception faite des valeurs élevées de conductivité (509,6 – 575,4 µS.cm-1 : traitements exposés à 22°C et 619 – 621,4 µS.cm-1 : traitements exposés à 26°C) relevées dans la semaine 0 pour les traitements à l’eau de Munich (Figure 12) ; les variations observées pour tous les paramètres (pH, température, conductivité et oxygène dissous) en fonction du temps suivent la même tendance.
Contrairement à la température et à la conductivité qui montrent une stabilité entre la semaine 1 et la semaine 4 (fin des expositions), le pH et le taux d’oxygène dissous évoluent dans le même sens et ont connu des variations avec des valeurs plus élevées dans les traitements contaminés.
Au bout de la quatrième semaine, toutes les valeurs convergent pour l’oxygène dissous.
L’ANOVA 2 a montré un effet significatif de la température sur le pH (df = 1 ; F = 19,35 ; Pr = 1,54 e-0,8), la conductivité (df = 1 ; F = 13,47 ; Pr = 0,0002) et sur la température relevé au cours de l’expérimentation (df = 1 ; F = 449,71 ; Pr = 2 e-16).
Hormis la température, tous les autres paramètres relevés ont été influencés par le traitement (pH : df = 5 ; F = 9,67 ; Pr = 1,50 e-0,8. O2 : df = 1 ; F = 4,26 ; Pr = 0,00009. Conductivité : df = 5 ; F = 35,73 ; Pr = 2 e- 16). Un test de Tukey a été réalisé sur le pH et le taux d’oxygène dissous dans la semaine 2.
Il a révélé une différence significative entre les traitements MC-MARO, VC-MARO, VN-MARO, VARO-MC, VC-VARO- N et VN-VARO-N avec un effet positif des traitements contaminés (VARO, VARO-N et MARO) sur le pH et une différence entre les traitements MC-MARO, VC-MARO et VN-MARO toujours avec un effet positif des traitements contaminés (VARO et MARO) sur le taux d’oxygène dissous.
Une analyse chimique des sources d’eau (Volvic et Munich) effectuées en amont de l’expérimentation (Tableau 2) indiquait que les milieux de cultures Volvic et Munich au départ étaient très chargées en calcium (Ca).
Tableau 2 : Composition chimiques des sources d’eau Volvic et Munich (avant l’expérimentation)
| Cond | pH | TAC | Cl | NO3 | |
| Unités | µS.cm-1 | meq.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 | |
| Volvic | 223 | 7,8 | 1,28 | 14,9 | 7,57 |
| Munich | 663 | 8,2 | 5,8 | 14,7 | 13,1 |
| NO2 | NH4 | PO4 | SO4 | Ca | |
| Unités | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 |
| Volvic | < 0,01 | < 0,02 | 0,54 | 9,08 | 12,8 |
| Munich | < 0,01 | < 0,02 | 0,013 | 10,7 | 91,1 |
| Mg | Na | K | N-NO3 | P-PO4 | |
| Unités | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 | mg.L-1 |
| Volvic | 8 | 11,7 | 6,1 | 1,7 | 0,176 |
| Munich | 20,8 | 8,9 | 1,5 | 2,96 | 0,004 |
Cond = conductivité, pH = potentiel d’hydrogène, TAC = titre alcalimétrique complet. Anions (Cl = chlore, NO3 = nitrate, NO3 = nitrite, NH4 = ammonium, PO4 = phosphate, SO4 = sulfate). Cations (Ca = calcium, Mg = magnesium, Na = sodium, K = potassium, N-NO3 = élément azote des nitrates NO3, P-PO4 = élément phosphore des phosphates
Figure 12 : Courbes du pH, de la température, de la conductivité et de l’oxygène dissous (moyennes et écart-types) en fonction du temps
3.2. Réponses de Daphnia magna aux facteurs de stress multiples
3.2.1. Evolution de l’abondance hebdomadaire des individus
La Figure 13 représente l’évolution du nombre de daphnies en fonction du temps (semaines). Globalement, deux groupes se dégagent.
Ils sont représentés d’une part par les traitements non contaminés (vert foncé et rose foncé) et d’autre part par les traitements contaminés (vert clair et rose clair). La même tendance de variation s’observe aux deux températures.
Elle est moins marquée pour les daphnies dans les microcosmes contaminés.
En effet, on observe une augmentation progressive du nombre d’individus dans les microcosmes non contaminés entre les deux premières semaines qui atteint un pic au bout de la troisième semaine et qui chute en fin d’expérimentation (semaine 4). Les traitements contaminés (VARO, VARO-N et MARO) ont un nombre de daphnies plus faible que ceux qui ne le sont pas (VC, VN et MC).
Ces observations ont été confirmées par le likelihood Ratio Test (lrtest) qui a montré un effet (df = 6 ; Chisq = 3,4522 ; Pr = 0,063) entre les traitements (VC-MARO et VC-VARO-N) à 22°C de la troisième semaine avec un effet positif de VC sur VARO et VARO-N sur l’abondance des daphnies. Aucun effet de la température n’a été observé (df = 2 ; Chisq = 12,09 ; Pr = 0,2791).
Figure 13 : Evolution de l’abondance hebdomadaire des daphnies à 22°C (gauche) et à 26°C (droite). Traitement contaminés (vert clair et rose clair) et non contaminés (vert foncé et rose foncé)
3.2.2. Nombre d’œufs par daphnies en fin d’exposition
A la fin de l’expérimentation, nous avons identifié des daphnies (grande taille portant quelques embryons et de petite taille portant quelques œufs) dans onze microcosmes sur soixante (Figure 14). La plupart des daphnies porteuses (faible nombre d’œufs) ont été échantillonnés dans les microcosmes exposés à 26°C.
La répartition des œufs était assez aléatoire et variable (160 dans VN/MARO à 22°C et 800 dans VARO-N à 22°C). Le likelihood Ratio Test (lrtest) a révélé un effet marginal de la température sur la reproduction des daphnies (Tableau 13).
Tableau 3: Données du likelihood Ratio Test pour le nombre d’œufs de daphnies
| Modèles | Paramètres statistiques | |||
| df | LogLik | Chisq | Pr (> Chisq) | |
| Températures | ||||
| Modèle 1 : œufs ~ traitement + température | 7 | -20,770 | – | – |
| Modèle 2 : œufs ~ température | 6 | -22,618 | 3,6971 | 0,05451 |
| Traitements | ||||
| Modèle 1 : œufs ~ traitement + température | 7 | -20,770 | 5,7526 | – |
| Modèle 2 : œufs ~ traitement | 2 | -23,646 | – | 0,331 |
| Températures x Traitements | ||||
| Modèle 1 : œufs ~ traitement * température | 12 | -17,601 | – | – |
| Modèle 2 : œufs ~ traitement + température | 7 | -20,770 | 6,3371 | 0,2748 |
Figure 14 : Nombre d’œufs de Daphnia magna en fonction des facteurs de stress (gauche) et photos de daphnies (A = non contaminées portant des embryons et B= contaminées portant un œuf) en fin d’exposition. Les étiquettes sur les barres indiquent la proportion de microcosme contenant des daphnies porteuses d’œufs par nombre de réplicats.
3.2.3. Taille des individus en fin d’exposition
La mesure des daphnies en fin d’expérimentation a permis de mettre en évidence l’effet des facteurs de stress sur leur taille qui n’a pas été homogène suivant les facteurs de stress étudiés. Les individus non contaminés se développent mieux (22°C : VC = 3207 µm ± 94 ; VN = 3167 ± 33 µm et MC = 3605 ± 192 µm – 26°C : VC = 3375 µm ± 46 ; VN = 3036 ± 4187 µm et MC = 3605 ± 192 µm) que les individus contaminés (22°C : VARO = 1418 ± 69 µm et MARO = 1246 ± 361 µm – 26°C : VARO = 1618 ± 190 µm et MARO = 1813 ± 136 µm) quelque soit le niveau de température (Figure 15).
L’ANOVA 2 a montré un effet de la température sur la taille des individus (Df = 1 ; F = 13,29 ; Pr = 0,000287). La taille des individus est significativement réduite lorsqu’ils proviennent de traitements contaminés par le ruissellement agricole (df = 5 ; F = 3 ; Pr = 0,010904). Le test de Tukey a révélé une différence significative entre les traitements VARO-N et MC à 22°C avec un effet positif de VC sur VARO-N sur la taille des daphnies en fin d’exposition.
Figure 15 : Taille des daphnies en fin d’exposition
3.3. Réponses de Lymnaea stagnalis aux multiples facteurs de stress
3.3.1. Taux de survie
Globalement, toutes les lymnées ont survécu aux facteurs de stress étudiés (température et traitement) exception faite des traitements contaminés (V-ARO-N à 22/26°C et V-ARO à 22°C) où une mortalité par traitement a été relevée.
3.3.2. Taux de croissance
La croissance des lymnées n’a pas été homogène suivant les facteurs de stress étudiés (Figure 16). Globalement, les individus non contaminées et exposés à 26°C ont un taux de croissance plus élevé (VC = 0,019 ± 0,004 mm.jour-1; VN = 0,023 ± 0,004 mm.jour-1 et MC = 0,021 ± 0,002 mm.jour-1) que ceux contaminés et soumis à une température moins élevée (VARO-N = 0,014 ± 0,001 mm.jour-1; VARO = 0,008 ± 0,007 mm.jour-1 et MARO = 0,011 ± 0,003 mm.jour-1).
La croissance des lymnées serait favorisée par une température élevée (26°C) plutôt que par une température faible (22°C). Elle est d’autant plus optimale lorsque les individus ne sont pas contaminés au mélange provenant du ruissellement agricole (ARO).
Le taux de croissance des individus est influencé par les facteurs de stress pris séparément (Températures : df = 1 ; F = 12,488 ; Pr = 0,00102 et Traitements : df = 5 ; F = 3,409, 0,011089). Le test de Tukey a révélé une différence significative entre les traitements VARO-VC, MC-VARO et MARO-MC à 22°C, avec un effet positif des traitements VC et MC sur le taux de croissance.
L’ANOVA 2 n’a révélé aucun effet de l’interaction des facteurs de stress sur le taux de croissance des lymnées (df = 5 ; F = 1,754 ; Pr = 0,14227). Ces résultats ont été obtenus après une transformation Box-Cox des données.
Figure 16 : Taux de croissance (mm.jour-1) des individus de Lymnaea stagnalis en fonction des facteurs de stress
3.3.3. Nombre d’ovocytes
Les pontes et le nombre total d’ovocytes ont été évalués à la fin de l’expérimentation chez les individus de Lymnaea stagnalis. La répartition des pontes et le nombre d’ovocytes étaient assez aléatoires et variables (Figure 17). Seulement sept des soixante lymnées mis en charge ont pondu.
Les poches incubatrices contenaient des ovocytes de stade (I) La plupart de ces pontes se retrouvaient dans les traitements non contaminés (VC, VN et MC). Comparé aux contrôles (VC : 12,5 ± 4,9 et MC : 36 ± 11,4 ovocytes par poche), un nombre remarquable d’ovocytes (144 ± 22,6 ovocytes par poche) a été retrouvé aux deux températures dans les traitements au nitrate.
Le likelihood Ratio Test (lrtest) n’a relevé aucun effet (p > 0,05) des facteurs de stress (mis en interaction ou pris séparément) sur la reproduction des lymnées (Tableau 4).
Tableau 4: Données du likelihood Ratio Test pour le nombre d’ovocytes des lymnées
| Modèles | Paramètres statistiques | |||
| df | LogLik | Chisq | Pr (> Chisq) | |
| Températures | ||||
| Modèle 1 : ovocytes ~ traitement + température | 12 | -14,236 | – | – |
| Modèle 2 : ovocytes ~ température | 7 | -18,175 | 7,8776 | 0,1631 |
| Traitements | ||||
| Modèle 1 : ovocytes ~ traitement + température | 7 | -18,175 | – | – |
| Modèle 2 : ovocytes ~ traitement | 2 | -21,533 | 6,7156 | 0,2427 |
| Températures x Traitements | ||||
| Modèle 1 : ovocytes ~ traitement * temperature | 7 | -18,175 | – | – |
| Modèle 2 : ovocytes ~ traitement + temperature | 6 | -18,263 | 0,1759 | 0,6449 |
Figure 17 : Nombre d’ovocytes de Lymnaea stagnalis en fonction des facteurs de stress. Les étiquettes sur les barres indiquent la proportion de microcosme contenant des ovocytes par nombre de réplicats
3.4. Réponses de Dreissena polymorpha aux multiples facteurs de stress
3.4.1. Taux de survie
Le nombre de survivant des individus de Dreissena polymorpha (Figure 18) a été recensé. La plupart des milieux contaminés ne favorisent pas la survie des organismes (plus de 50 % de mortalités). L’ANOVA (avec ou sans interaction) a révélé un effet significatif de la température sur le nombre de survivants (Tableau 5).
Tableau 5: Données du likelihood Ratio Test pour la survie des moules
| Modèles |
Paramètres statistiques | |||||
| Températures | Traitements | |||||
| df | Deviance | Pr (> Chisq) | df | Deviance | Pr (> Chisq) | |
| Sans interaction | 1 | 8,0798 | 0,04805 | 5 | 10,2141 | 0,42315 |
| Avec interaction | 1 | 8,0798 | 0,04679 | 5 | 10,2141 | 0,41626 |
Figure 18 : Nombre de survivant des individus de Dreissena polymorpha en fonction des facteurs de stress. Les étiquettes sur les barres indiquent la proportion de daphnies survivantes par traitement
3.4.2. Taux de croissance
Il a été possible de calculer le taux de croissance des moules vivantes en fin d’exposition (Figure 19).
La croissance était très variable (0 et 0,08 mm.jour-1) et était faible pour la plupart des conditions sauf pour le contrôle à 22°C. De grandes variations ont été retrouvées au sein d’un même traitement notamment pour le traitement VC (0,08 mm.jour-1 à 22°C et 0,006 mm,jour-1 à 26°C).
Aucun individu n’a été retrouvé vivant dans les traitements soumis exclusivement au nitrate (VN) et dans les traitements contaminés à l’eau de Munich (MARO). Le test d’ANOVA 2 a révélé un effet significatif de la température (df = 1 ; F = 6,570 ; p = 0,10167) et un effet très significatif du traitement (df = 4 ; F = 5,467 ; 0,00265) sur le taux de croissance des moules.
Le test de Tukey a révélé une différence significative entre les traitements VC et MARO avec un effet positif du contrôle VC sur le taux de croissance. Il n’y avait pas assez de données pour tester l’interaction de façon fiable. Ces résultats ont été obtenus après une transformation Box-Cox des données.
Figure 19: Taux de croissance (mm.jour-1) des individus de Lymnaea stagnalis en fonction des facteurs de stress
Evaluation des facteurs de réponse des consommateurs aquatiques modèles exposés à de multiples facteurs de stress
Rapport de stage Master 2ème année Année 2018-2019
Mention Gestion de l’environnement (GESTE) Spécialité Ecologie, Ecotoxicologie
