Impact des conditions environnementales sur la toxicité et la phytoremédiation des pesticides par des plantes aquatiques

Vieira Da Silva Cruz, Fernanda (2025). « Impact des conditions environnementales sur la toxicité et la phytoremédiation des pesticides par des plantes aquatiques » Thèse. Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

Les pesticides constituent une part importante des xénobiotiques libérés dans l’environnement. Une fois dans l’eau, ces pesticides peuvent affecter les organismes non ciblés, comme les plantes aquatiques. Elles jouent un rôle crucial dans le maintien des écosystèmes aquatiques par la fixation de CO2, en soutenant les réseaux trophiques, en stabilisant les sédiments, en régulant la qualité de l'eau et le cycle des nutriments. De plus, ces plantes peuvent être utilisées pour la phytoremédiation, une phytotechnologie pour l’enlèvement des contaminants de l’environnement. Ainsi, le but principal de cette recherche est de comprendre les mécanismes responsables des effets toxiques des pesticides sur les plantes aquatiques et d’évaluer si elles sont efficaces pour la phytoremédiation des pesticides, en prenant en compte les variations des conditions environnementales, telles que la température, la lumière et la densité de plantes. Pour ce faire, trois chapitres de cette thèse (2, 3 et 4) impliquent des expériences menées en laboratoire, explorant les réponses physiologiques des plantes aquatiques (Spirodela polyrhiza et Lemna minor) exposées à l’atrazine et au S-métolachlore, deux des herbicides les plus utilisés dans le monde et fréquemment détectés dans l’eau. Les biomarqueurs de toxicité, tels que le taux de croissance, la photosynthèse, les pigments, la peroxydation des lipides, la concentration en protéines et les activités des enzymes antioxydantes ont été évalués dans ces expériences. Le cinquième chapitre consiste en une méta-analyse utilisant des données extraites d'articles précédemment publiés. D’abord, le premier objectif vise à évaluer la phytotoxicité et l’élimination des herbicides dans des systèmes stériles de lentilles d'eau (S. polyrhiza ou L. minor). L’atrazine a causé des dommages au photosystème II, une réduction du transport d’électrons entre les photosystèmes, ainsi qu'une perturbation des voies de distribution de l’énergie, en particulier chez L. minor. En revanche, L. minor s'est révélée plus tolérante au S-métolachlore que S. polyrhiza, dont la sensibilité accrue a été attribuée à une réduction de l'énergie absorbée utilisée en photochimie et à une augmentation de la peroxydation des lipides, indiquant un stress oxydatif. En raison de la plus grande capacité de phytoremédiation de l'atrazine par S. polyrhiza à toutes les concentrations testées et de son efficacité accrue à des concentrations d’importance environnementale de S-métolachlore, les chapitres suivants ont été réalisés avec cette espèce. Ensuite, on s’est intéressé à l’effet combiné des herbicides et températures typiques de l'eau douce de surface dans les zones tempérées (10, 15 et 21 °C). Les basses températures ont amplifié les effets négatifs des herbicides sur la photosynthèse et diminué l’activité d’enzymes du système antioxydante, ce qui suggère donc que les tests de toxicité des pesticides réalisés à environ 25 °C peuvent sous-estimer les effets inhibiteurs des contaminants sur les plantes aquatiques. De plus, la capacité de phytoremédiation a diminué avec la diminution de la température. Postérieurement, en gardant la température autour de 24 °C, nous avons évalué les effets de trois autres facteurs (intensité lumineuse, densité de population et concentrations des herbicides) et leurs interactions sur plusieurs biomarqueurs de S. polyrhiza cultivé dans des microcosmes en condition non-stérile. L'augmentation des pigments et du quenching non photochimique ont été des potentiels mécanismes impliqués dans la tolérance aux herbicides. Commencer avec une densité de plantes plus élevée améliore l'efficacité de la phytoremédiation en pourcentage total mais diminue l'efficacité en μg de pesticide par gramme de poids frais de plante dans le cas du S-métolachlore. Finalement, pour répondre aux questions : (i) Dans quelle mesure les plantes aquatiques réduisent-elles efficacement les pesticides dans l'eau? (ii) Comment l'efficacité de la phytoremédiation de l'eau est-elle influencée par les caractéristiques des plantes, les propriétés des pesticides et les conditions environnementales/expérimentales? nous avons mené une méta-analyse avec 405 paires de points de données extraites de 56 études. Par rapport au témoin sans plantes, la végétation aquatique augmente l'élimination des pesticides de l'eau d’environ 39 %. L’ordre taxonomique et la forme de vie des plantes n’ont pas significativement influencé le taux d’élimination des pesticides. L’efficacité d’élimination dépendait du type et du mode d’action des pesticides, les insecticides étant éliminés moins efficacement que les autres pesticides. De plus, d’autres caractéristiques des pesticides et les conditions environnementales ont affecté l’efficacité d’élimination des plantes aquatiques. Ainsi, cette thèse donne un aperçu des facteurs clés qui affectent la toxicité et le succès de la phytoremédiation dans les environnements aquatiques contaminés par des pesticides, guidant ainsi la prise de décision sur l’utilisation des plantes aquatiques comme bioindicateurs de qualité de l’eau et leur utilisation dans l’épuration de l’eau. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : photosynthèse, système antioxydant, méta-analyse, lentilles d’eau, herbicide

Type:	Thèse ou essai doctoral accepté
Informations complémentaires:	Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A.
Directeur de thèse:	Juneau, Philippe
Mots-clés ou Sujets:	Effets des pesticides sur les plantes aquatiques / Biomarqueurs / Atrazine / Métolachlore / Lemnacées / Phytoremédiation / Polluants de l'eau / Toxicité
Unité d'appartenance:	Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE)
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	02 avr. 2025 10:55
Dernière modification:	02 avr. 2025 10:55
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/18659

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