Décomposition des litières végétales en écosystèmes lotiques dans un contexte de changement global : le rôle des hétérotrophes microbiens

L’activité humaine, au travers de l’industrie, l’urbanisation ou encore l’agriculture, a conduit à la production et au relargage d’une grande quantité de produits chimiques (dont les xénobiotiques) dans la biosphère. Une des problématiques liée aux composés xénobiotiques est leur transfert vers les écosystèmes aquatiques et l’altération de la diversité et des activités microbiennes. Ces communautés peuvent être impactées par ces composés, potentiellement affectant en retour les grands processus écosystémiques tels que le cycle du carbone. Ce travail de thèse vise donc à évaluer les effets d'une contamination chimique réaliste sur les processus de décomposition microbiens de la matière organique dans les écosystèmes lotiques via l’utilisation de la litière de feuilles comme descripteur.Une première partie de ces travaux de thèse a été consacrée à décrire et à comparer la décomposition microbienne (bactéries et champignons) de la litière de feuilles au travers de la structure des communautés microbiennes (structure génétique et biomasse) et les activités associées (activités enzymatiques extracellulaires) dans six bassins versants présentant des occupations des sols différentes (urbanisés, agricoles et forestier) et au cours de quatre saisons (printemps, été, automne et hiver). L'effet du gradient de contamination depuis l'amont vers aval sur ce processus a également été évalué. La décomposition microbienne s'est avérée légèrement plus élevée pour les bassins versants agricoles et urbanisés par rapport aux bassins versants forestier (contrôle), probablement en raison de l'effet de la compensation des nutriments sur les xénobiotiques. Cependant, cette compensation ne s’est avérée que partielle, la biomasse fongique ayant été considérablement réduite dans les bassins versants contaminés. Ces résultats mettent en évidence une meilleure efficacité des communautés microbiennes pour la décomposition des feuilles dans les bassins versants présentant une contamination chimique, probablement par l’intermédiaire de changements au niveau de la structure des communautés microbiennes.La deuxième partie de ces travaux de thèse consistait à évaluer in vitro les interactions entre l’eutrophisation des cours d’eau et des concentrations réalistes en pesticides (herbicides et fongicides, seuls ou en mélange) sur l’activité microbienne de décomposition de la litière de feuilles. Les fortes concentrations en nutriments (condition eutrophe) ont eu tendance à exacerber les effets des pesticides sur les taux de décomposition microbiens, suggérant que l'effet compensatoire des nutriments sur les pesticides observé dans la partie précédente dépend de la concentration et ne s'applique pas toujours aux communautés microbiennes aquatiques.De plus, une stimulation de l’activité laccase a été observée chez les communautés microbiennes exposées au fongicide, ce qui suggèrent l’utilisation de cette enzyme en tant que mécanisme de détoxification. Cependant, le fait que cette stimulation n’ait pas été observée en présence du mélange de pesticides (herbicide et fongicide) suggère que l’interaction entre ces deux composés peut altérer la capacité des communautés microbiennes à se défende contre le stress. Ces résultats constituent la première description de l'interaction potentielle entre un herbicide et un fongicide sur les communautés microbiennes associées à la litière de feuilles. (...)Human activity through industry, urbanization and agriculture, has led to the production and release of a large amounts of chemical compounds (including pesticides and pharmaceuticals) into the biosphere. One of the problematic related to the xenobiotic compounds fate is their transfer to aquatic ecosystems and the alteration of diversity and activity of microbial communities. Microbial communities associated with immersed leaf-litter can be impacted by these compounds, and in turn, alter global processes such as the carbon and nutrient cycling in the stream ecosystem. Accordingly, this thesis work aims to assess the effects of realistic chemical contamination on microbial leaf-litter decomposition process in streams.The first chapter of this thesis was focused on the comparison of microbial decomposition activity in alder leaves in six watersheds presenting different land uses (agricultural, urbanized, forested) over four seasons (spring, summer, autumn, winter). The effect of the gradient of contamination on microbial organic matter processing from upstream to downstream sections in each watershed was also assessed. Monitoring revealed that microbial decomposition of leaves was slightly higher in contaminated watersheds (agricultural and urbanized) in comparison with control ones (forested), probably because of the compensation effect by nutrients over xenobiotics. However, this compensation mechanism was partial since fungal biomass accumulated in leaves was greatly reduced in contaminated watersheds. Overall, this highlights microbial communities being more efficient for leaf decomposition in polluted watersheds than in the less contaminated ones, which is probably explained by changes in microbial community structure.The second chapter of this thesis aimed to evaluate in vitro the specific interactions between nutrients (nitrogen and phosphorus) and pesticides (herbicide and fungicide, alone or in mixture) exposure on microbial communities during leaf-litter decomposition. High nutrient concentrations (eutrophic conditions) tended to exacerbate the effects of pesticides on leaf decomposition rates suggesting that the compensatory mechanism of nutrients over pesticides observed in the previous part is probably concentration dependent and does not always apply to aquatic microbial communities. Moreover, a stimulation in laccase activity was observed when microbial communities were exposed to the fungicide, suggesting a role of this enzyme in detoxification mechanisms. However, the fact that such stimulation was not observed when exposed to the mixture of both pesticides (herbicide and fungicide) suggest that the interaction between these two molecules impaired the ability of microbial communities to display properstress response. These results constitute the first evidence of the potential interaction between an herbicide and a fungicide on leaf-associated microbial communities functioning. (...