Rôle du biofilm épiphytique dans l'accumulation, la méthylation et la déméthylation du mercure

Au sein des écosystèmes aquatiques, la contamination des organismes vivants par le mercure (Hg) continue à être un sujet de préoccupation pour la santé humaine et les écosystèmes dans de nombreux pays. Il est généralement admis que les milieux humides et les herbiers de plantes aquatiques jouent un rôle important dans les processus de filtration et de stockage des contaminants. Cependant, en ce qui concerne le Hg, le rôle des communautés littorales, particulièrement des épiphytes (biofilms périphytiques recouvrant les plantes aquatiques) et des macrophytes, dans l'accumulation et la méthylation du Hg (transformation du Hg en méthylmercure, MeHg) est mal connu. En effet, il existe très peu de données sur leurs concentrations en Hg et en MeHg en zone tempérée froide ainsi que sur les variables environnementales influençant les variations spatio-temporelles de ces concentrations, ainsi que sur la production nette de MeHg dans les épiphytes et les macrophytes. Considérant le fait que ces organismes se trouvent à la base de la chaîne alimentaire et qu'ils peuvent potentiellement transférer le Hg et le MeHg accumulés aux autres organismes des maillons trophiques supérieurs, le but global de cette étude était de vérifier la contribution des complexes épiphytes/macrophytes dans les processus de méthylation, déméthylation et d'accumulation du Hg et du MeHg afin d'assurer une meilleure gestion du de ces polluants dans les écosystèmes aquatiques. Les objectifs étaient : 1) mesurer les concentrations de Hg et MeHg dans les épiphytes et les macrophytes; 2) évaluer l'effet de la saisonnalité (température et lumière), de la proportion d'organismes autotrophes au sein du biofilm, de l'espèce de macrophytes et des caractéristiques chimiques du site sur les concentrations de Hg et MeHg dans les épiphytes et les macrophytes; 3) mesurer in situ les taux de méthylation et de déméthylation du Hg des complexes épiphytes/macrophytes; 4) évaluer l'influence de la lumière, de la température et de l'espèce de macrophyte sur les taux de méthylation, déméthylation et de production nette de MeHg des complexes épiphytes/macrophytes; 5) identifier les principaux microorganismes méthylateurs au sein du biofilm épiphytique par l'ajout d'inhibiteurs métaboliques spécifiques et par la caractérisation des microorganismes actifs (séquençage de gènes 16S rRNA), le tout simultanément aux mesures de méthylation/déméthylation. Cette étude a été réalisée dans les herbiers aquatiques du lac St-Pierre, un élargissement du fleuve St-Laurent (Québec, Canada). Lors du suivi saisonnier des concentrations de Hg et de MeHg, celles-ci étaient généralement un ordre de grandeur plus élevées dans les épiphytes que dans les macrophytes. Les concentrations en Hg dans les épiphytes diminuaient linéairement en fonction de l'indice d'autotrophie du biofilm épiphytique, et les proportions de MeHg/THg dans les épiphytes ont atteint des valeurs aussi élevées que 74%. Les variables ayant une plus grande influence sur les variations spatio-temporelles de concentrations en Hg et MeHg observées dans les épiphytes et les macrophytes étaient la température de l'eau, le % de lumière disponible, l'espèce de macrophyte, le niveau d'eau, ainsi que le carbone organique. Les mesures des taux de méthylation et de déméthylation avec ajout d'isotopes stables de 199HgO et de Me200Hg comme traceurs ont démontré que les épiphytes du lac St-Pierre sont un site important de méthylation du mercure, à des taux semblables à ce qui a été mesuré en milieu tropical et subtropical. Par contre, la méthylation n'a pas été détectée dans les macrophytes. La production nette de MeHg (normalisée par unité de masse d'épiphytes) varie au cours de la saison de croissance et semble être influencée par la lumière disponible, la température, la productivité du milieu ainsi que par la structure des communautés. Finalement, les mesures de taux de methylation et déméthylation du Hg effectuées avec ajout d'inhibiteurs ont révélé que différents microorganismes au sein des épiphytes ont un rôle à jouer dans les processus de méthylation. Les résultats suggèrent que les méthanogènes seraient les principaux organismes méthylateurs des biofilms épiphytiques du lac St-Pierre, conclusion qui est supportée par la détection de séquences de gènes 16S rRNA propres au méthanogènes.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : périphyton, macrophytes, mercure, methylmercure, méthylation