Effects of Biodegradable and Non-Biodegradable Microplastics on the Microbiota of Eurytemora affinis
Effets des microplastiques biodégradables et non biodégradables sur le microbiote d'Eurytemora affinis
Résumé
Estuaries and the marine environment are particularly impacted by microplastic (MP) pollution. The aim of this thesis was to investigate the ingestion and impact of MPs on the calanoid copepod Eurytemora affinis. Indeed, this model has proven to be a metric of choice in ecotoxicology due to its sensitivity to a wide range of environmental contaminants at non-lethal concentrations. Initially, a new method was developed to identify and characterize MPs ingested by this organism in the laboratory and is also transposable to samples from the natural environment. Indeed, numerous studies have determined the effects of MPs on this model using fluorescent MPs. However, this method remains limited when it comes to studying the effects of MPs corresponding to those sampled in the natural environment, due to their diversity in shape, nature, and color. Our methodological work has therefore demonstrated the ingestion capability of MPs in this copepod. It has also proved to be generalizable to copepods contaminated with MPs sampled from the environment and has proven to be more sensitive than existing methods. Furthermore, it has confirmed a higher than previously estimated ingestion of MPs <10µm by copepods in the natural environment. Subsequently, an aging experiment of compostable (PBAT) and non-compostable (LDPE) polymers in the size range of MPs, and exposure over several generations of E. affinis was conducted. TGA, FTIR, and DSC analyses showed almost no chemical modification of the two types of plastics during aging, and a bacterial adhesion dynamic more linked to the duration of aging than to the nature of the plastic. During the multi-generational exposure experiment, our results demonstrated a true dynamic of the copepod microbiota from generation to generation. This microbiota was characteristic of the copepod compared to the water of the experiment and the algae used for feeding. At an environmental concentration, exposure to MPs caused an effect on the composition of the E. affinis microbiota for LDPE and PBAT. Interestingly, the type of MPs had no significant effect on the E. affinis microbiota. In conclusion, these results suggest that the compostable nature of a polymer like PBAT does not reduce the effects on the microbiota of E. affinis compared to another non-compostable polymer like LDPE.
Les estuaires et le milieu marin sont particulièrement impactés par la pollution aux microplastiques (MPs). L’objectif de cette thèse était d’étudier l’ingestion et l’impact des MPs sur le copépode calanoïde Eurytemora affinis. Effectivement, ce type de modèle s’est révélé être une métrique de choix en écotoxicologie eu égard à sa sensibilité à une large gamme de contaminants environnementaux à des concentrations non léthales. Dans un premier temps de nos recherches, une nouvelle méthode a été développée afin d’identifier et caractériser les MPs ingérés par cet organisme en laboratoire mais également transposable aux échantillons provenant du milieu naturel. En effet, de nombreuses études ont déterminé les effets des MPs sur ce modèle en utilisant des MPs fluorescents. Cette méthode demeure cependant limitée lorsqu’il s’agit d’étudier les effets de MPs correspondant à ceux échantillonnés en milieu naturel, du fait de leur diversité de forme, nature, couleur. Notre travail méthodologique a donc permis de démontrer la capacité d’ingestion de MPs chez ce copépode. Elle s’est avérée également généralisable aux copépodes contaminés en MPs prélevés dans l’environnement et s’est démontrée plus sensible que les méthodes existantes. En outre, Elle a permis de confirmer une ingestion plus importante qu’estimée précédemment des MPs < 10µm par les copépodes en milieu naturel. Dans un second temps, une expérimentation de vieillissement de polymères compostables (PBAT) et non compostables (LDPE) sous forme de MPs, puis d’exposition sur plusieurs générations d’E. affinis a été réalisée. Des analyses en TGA, FTIR et DSC n’ont montré quasiment aucune modification chimique des deux types de plastiques lors du vieillissement, et une dynamique d’adhésion bactérienne davantage liée à la durée du vieillissement qu’à la nature du plastique. Lors de l’expérimentation d’exposition multigénérationnelle, nos résultats ont démontré une véritable dynamique du microbiote des copépodes de génération en génération. Ce microbiote étant bien caractéristique du copépode comparativement à l’eau de l’expérimentation et les algues pour le nourrissage. A concentration environnementale, l’exposition aux MPs a provoqué un effet sur la composition du microbiote d’E. affinis pour le LDPE et le PBAT. De manière intéressante, le type de MPs n’avait, quant à lui, pas d’effet significatif sur le microbiote d’E. affinis. En conclusion, ces résultats suggèrent que la dimension compostable qu’un polymère comme le PBAT ne diminue pas les effets sur le microbiote d’E. affinis compara-tivement à un autre polymère non compostable comme le LDPE.
Origine : Version validée par le jury (STAR)