Les herbicides dans l'environnement aquatique et leurs effets sur les communautés de phytoplancton lacustres

Globalement, l’agriculture est la plus importante source de pollution des eaux de surface à l’échelle du bassin versant, menaçant la biodiversité aquatique globalement. Les herbicides, la plus grande fraction des pesticides utilisés au Québec (par poids), représentent un risque particulier envers le phytoplancton en raison des similarités de ces derniers avec les plantes terrestres. Les efflorescences de cyanobactéries, et leurs effets néfastes (cyanotoxines, géosmine, épuisement en oxygène lors de leur décomposition), pourraient être favorisés par la contamination par les herbicides. La majorité des études écotoxicologiques sur les herbicides et le phytoplancton mesurent des effets aigus sur des cultures plutôt que des communautés, à des concentrations rarement retrouvées dans l’environnement. Cette thèse étudie : (1) les effets d’herbicides à des concentrations rencontrés dans l’environnement au Québec, sur des communautés naturelles de phytoplancton lors d’expériences de plus d’une semaine et en (2) modélisant la contamination des lacs par l’atrazine à grande échelle spatiale. L’utilisation de méthodes permettant d’observer la réponse physiologique des organismes améliore notre compréhension des effets subléthaux de ces polluants. Cette thèse aborde d’abord les effets de l’atrazine et du métolachlor sur des communautés naturelles de phytoplancton lors d’expériences de 3 semaines (1er article). En l’absence d’effets sur la chlorophylle a ou la structure de la communauté de phytoplancton, l’exposition au métolachlor, et de moindre façon à l’atrazine, induit des changements dans l’expression des protéines de stress du phytoplancton et, pour le métolachlor, diminue la diversité de communautés bactériennes. Ces résultats suggèrent une acclimatation physiologique du phytoplancton exposé à de faibles concentrations d’herbicides. Le deuxième article étudie les effets d’herbicides sur la photo-physiologie du photosystème II en utilisant le protocole de florescence à taux de répétition rapide lors d’expériences d’une semaine. Il démontre la grande sensibilité de cette méthode, tant pour les cultures d’algues eucaryotes, de cyanobactéries, et des communautés naturelles de phytoplancton. Sans différences notables entre les groupes considérés, la photosynthèse de toutes les cultures et communautés était inhibée à des concentrations inférieures à celles des directives et normes nationales. Il est difficile d’estimer le risque que représentent les herbicides dans les lacs car ils y sont rarement quantifiés. Dans le chapitre 3, nous abordons l’étendue de la contamination des lacs par les herbicides en développant des modèles prédictifs pour les lacs des États Unis contigus. La contamination par l’atrazine, détectée dans près du tiers des lacs, était avant tout lié à l’utilisation des terres. Selon les résultats des autres chapitres ~10% des lacs américains ont des concentrations d’atrazine susceptibles d’affecter la physiologie du PSII du phytoplancton. Alors que cette thèse ne suggère pas que les cyanobactéries soient favorisés lors d’exposition à de faibles concentrations d’herbicides, elle démontre que les concentrations présentement retrouvés dans l’environnement entrainent des effets physiologiques des communautés à des concentrations qui n’affectent ni la structure des communautés ou les estimations de biomasse