Soutenance de thèse // Angélique DOMINGUEZ LAGE

THÈSE

Dynamiques de mélanges des communautés bactériennes au sein d'un bassin-versant périurbain à usage mixte : coalescence et impact sur les états sanitaires et écologiques

Résumé

Les activités anthropiques libèrent des contaminants chimiques (nutriments, micropolluants) et biologiques (bactéries, virus, parasites) qui s’accumulent en surface et sub-surface des zones urbaines, agricoles ou forestières ainsi que dans les réseaux d’assainissement et de drainage pluvial. Lors d’évènements de pluie, ces sources diffuses et ponctuelles sont remobilisées et rejetées dans les cours d’eau récepteurs. Ces apports altèrent la qualité écologique et sanitaire des hydrosystèmes : les polluants chimiques influencent la structuration des communautés microbiennes par leur toxicité ou comme ressources métaboliques, tandis que les microorganismes exogènes peuvent fusionner avec les communautés aquatiques endogènes selon le concept de coalescence microbienne. Ces processus, encore peu étudiés dans les bassins versants anthropisés, peuvent réorganiser les réseaux métaboliques et favoriser l’installation d’espèces pathogènes, avec des implications sur la santé humaine, les animaux de rente et la faune sauvage. Dans ce contexte, la thèse s’est organisée en deux volets: (i) préciser les phénomènes de remobilisation des micro-organismes accumulés sur surfaces urbaines et sous-bassins forestiers et agricoles, susceptibles d’ensemencer les cours d’eau (deux chapitres); (ii) évaluer les contributions de ces sources sur les communautés microbiennes des eaux de surface et biofilms périphytiques en fonction des niveaux de pollution et des évènements de pluie (trois chapitres). Ces travaux ont été menés sur le bassin de l’Yzeron (cours d’eau Ratier et Mercier) au sein de l’observatoire de terrain en hydrologie urbaine. En (i), des approches combinant qPCR, métabarcoding gène 16S rRNA et tpm, inférences fonctionnelles et Microbial Source Tracking (qMST) ont mis en évidence des contaminations fécales multiples, la présence d’espèces pathogènes (dont Aeromonas caviae et Pseudomonas aeruginosa) et un transfert significatif (>50 %) des communautés vers les réseaux de drainage. Les analyses qMST ont montré que les occurrences d’A. caviae étaient corrélées aux Bacteroides associés aux eaux usées et au ruissellement, alors que P. aeruginosa n’a pas présenté d’association particulière. Ces résultats ont montré l’impact majeur des eaux usées et des zones de pâturage sur la qualité microbiologique des ruisseaux. En (ii), un substrat à base de billes d’argile (CBAS), initialement utilisé en aquifère, a été adapté et validé pour le suivi du périphyton et l’étude des phénomènes de coalescence microbienne. Incubés 10 semaines, les CBAS ont permis de relier l’évolution des communautés (métabarcoding) aux niveaux de contamination chimique (UHPLC-MS/MS) et microbienne (qMST). Ils se sont révélés adaptés à l’évaluation conjointe des états sanitaire et écologique. Un dispositif multi-sites a ensuite permis de comparer la structure des communautés selon les gradients de pollution, montrant que les assemblages périphytiques CBAS intègrent les pressions exogènes et constituent de bons indicateurs de l’impact des contaminations sur le fonctionnement microbien. Cette thèse a ainsi pu mettre en évidence le rôle central des évènements de pluie dans la recomposition des communautés 11 bactériennes des têtes de bassin-versant. Elle a montré que la coalescence microbienne, induite par les apports exogènes, peut conduire à une réorganisation des assemblages d’eaux de surface et de biofilms, modifiant leur fonctionnement et favorisant l’implantation d’espèces exogènes parfois pathogènes. L’approche intégrée développée, combinant suivi des sources et des polluants avec analyses génétiques des communautés périphytiques et des eaux, a permis de qualifier de manière robuste les impacts sanitaires et écologiques des contaminations microbiennes en contexte périurbain.

Directeurs de thèse H₂O'Lyon

Benoit Cournoyer (UMR LEM - BPOE)