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Evaluation du potentiel bioindicateur de deux espèces d'holothuries, Holothuria polii et Holothuria tubulosa, en Méditerranée nord-occidentale : cas des éléments traces et des particules plastiques

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Dogniez, Martin ULiège
Promotor(s) : Gobert, Sylvie ULiège ; Marengo, Michel
Date of defense : 7-Sep-2021 • Permalink : http://hdl.handle.net/2268.2/12870
Details
Title : Evaluation du potentiel bioindicateur de deux espèces d'holothuries, Holothuria polii et Holothuria tubulosa, en Méditerranée nord-occidentale : cas des éléments traces et des particules plastiques
Translated title : [fr] Investigation of the potential of two sea cucumber species, Holothuria polii et Holothuria tubulosa, as bioindicators in northwestern Mediterranean : the case of trace elements and microplastics
Author : Dogniez, Martin ULiège
Date of defense  : 7-Sep-2021
Advisor(s) : Gobert, Sylvie ULiège
Marengo, Michel 
Committee's member(s) : Das, Krishna ULiège
Alvera Azcarate, Aida ULiège
Fagel, Nathalie ULiège
Language : French
Number of pages : 87
Keywords : [fr] holothuries
[fr] concombres de mer
[fr] éléments traces
[fr] microplastiques
[fr] pollution
[fr] sédiments
[fr] bioindicateur
[fr] spectrométrie de masse
[fr] Mer Méditerranée
[fr] Corse
[fr] contaminants
[en] sea cucumbers
[en] trace elements
[en] microplastics
[en] pollution
[en] sediments
[en] bioindicator
[en] mass spectrometry
[en] Mediterranean Sea
[en] Corsica
[en] contaminants
Discipline(s) : Life sciences > Aquatic sciences & oceanology
Target public : Researchers
Professionals of domain
Student
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Degree: Master en océanographie, à finalité approfondie
Faculty: Master thesis of the Faculté des Sciences

Abstract

[fr] Mer semi-fermée aux côtes affectées par une urbanisation grandissante, la Méditerranée est le réceptacle de nombreux polluants anthropiques. Parmi ceux-ci figurent les éléments traces (ET) et les microplastiques (MP), deux types de contaminants dont les sédiments représentent le compartiment d’accumulation privilégié. Tous deux peuvent pénétrer dans le corps des organismes marins et s’y accumuler, engendrant de nombreux désordres en leur sein lorsqu’ils sont présents en surabondance.
L’impact potentiel de ces contaminants et leur affinité pour les sédiments illustrent l’importance du développement d’outils de surveillance de la qualité de ces derniers, tels que les organismes bioindicateurs. De par leur association avec les sédiments et leur régime détritivore, les holothuries suscitent l’intérêt des chercheurs pour le monitoring de ce compartiment de l’environnement. Cependant, avant de les utiliser à cette fin, il reste nécessaire de mieux cerner la relation qu’elles entretiennent avec ces contaminants.
Plusieurs spécimens d’Holothuria tubulosa et Holothuria polii ont donc été collectés lors de trois périodes distinctes sur trois sites de la Baie de Calvi afin de mesurer la concentration en ET de leurs organes dans le but d’étudier les facteurs influant sur ces concentrations. En parallèle, le contenu en MP du tube digestif des holothuries présentes sur chaque site a été comparé.
Les mesures effectuées confirment que l’organe est le facteur influant le plus sur les concentrations en ET. De plus, chaque organe se caractérise par une sensibilité différente aux sources de variabilité étudiées. Ainsi, la paroi du corps présente des concentrations minimales et homogènes en ET dans les deux espèces tout au long de l’année et ne reflète aucune différence entre les sites de collecte. A l’inverse, le système hémal enregistre les concentrations les plus élevées, supérieures au sein d’H. polii, avec une accumulation plus forte au niveau de la ferme aquacole de la baie de Calvi qu’à l’émissaire des eaux usées ou à proximité de STARESO, deux sites aux concentrations semblables. Les muscles mêlés au système ambulacraire enregistrent eux des variations périodiques de concentrations, maximales en période estivale. Enfin, la teneur en ET dans les arbres respiratoires ne varie qu’en fonction de l’espèce, avec des valeurs maximales pour H. polii. Ces observations montrent qu’en cas d’utilisation de ces organismes comme bioindicateurs, il sera crucial de choisir l’organe dont la sensibilité reflète au mieux les différences de contamination à mettre en évidence, que ce soit d’un point de vue spatial ou temporel.
La majorité des nombreux déchets plastiques extraits du tube digestif des holothuries appartient à la catégorie des MP, avec une large dominance de fibres et de filaments. Les holothuries collectées au niveau de la ferme aquacole ingèrent plus d’items, tandis que celles résidant à l’émissaire se démarquent par l’ingestion de gommes et de fragments de plastiques, ainsi que par une taille des déchets ingérés supérieure. Ces résultats confirment la propension des holothuries à ingérer de nombreux débris plastiques d’une manière qui reflète le degré d’anthropisation de leur habitat, mais aussi leur potentiel comme bioindicateurs de la pollution plastique des sédiments.

[en] As a semi-enclosed sea affected by a growing coastal urbanization, the Mediterranean is the recipient of numerous anthropic pollutants. These include trace elements (TE) and microplastics (MP), two different types of contaminants who share a common affinity for sediments. Both of them can enter and accumulate in marine organisms, causing metabolic disorders when present in excessive amounts.
The potential impact of these two types of contaminants combined with their association with sediments highlight the importance of developing accurate tools of surveillance for this compartment of the marine environment, such as bioindicator species. Due to their proximity with sediments and to their feeding mode relying on detritus, sea cucumbers have been raising the interest of scientists for the monitoring of marine sediments. However, to be able to make use of the bioindicator qualities of these animal, it is crucial to better understand their relationship with the two contaminants mentioned.
Therefore, several specimens of Holothuria tubulosa and Holothuria polii were collected during three periods of the year at three locations in the Bay of Calvi to measure the concentration in TE of their organs, with the aim of identifying the factors influencing these concentrations. In the meantime, the microplastic stomachal content of the sea cucumbers collected on the different sites was compared.
This work confirms that the organ chosen for the TE analysis is the main factor influencing their concentrations. Moreover, every organ displays a different sensitivity to the sources of variability considered. Thus, the bodywall of sea cucumbers displays the lowest TE concentrations, which are homogenous between species at any time of the year and for each sampling site. On the opposite, these concentrations are the highest in the haemal system, especially in H. polii, particularly at the fish farm compared to the sewage system exit or to the STARESO station. Muscles mixed with the water vascular system record periodic variations in TE concentrations, with the highest values in summer. Finally, the concentrations measured in the respiratory trees only differ according to species, with the highest values in H. polii. In future studies using these animals as bioindicators, it will be crucial to select the organ whose sensitivity reflects best the difference in contamination that has to be highlighted, either from a temporal or from a spatial perspective.
The majority of the numerous plastic debris extracted from sea cucumbers guts belonged to the class of MP, with a large dominance of fibers and filaments. Individuals collected near the fish farm ingest more plastic items, whereas those living near the exit of the sewage systems stand out from the ingestion of rubbers and fragments, as well as from a higher mean length of the ingested items. These results confirm the tendency of sea cucumbers to ingest numerous plastic debris in a way that reflects the degree of human pressure on their habitat as well as the potential of sea cucumbers as bioindicators of plastic pollution in sediments.


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Author

  • Dogniez, Martin ULiège Université de Liège > Master en océanogra., à fin.

Promotor(s)

Committee's member(s)

  • Das, Krishna ULiège Université de Liège - ULiège > Département de Biologie, Ecologie et Evolution > Océanographie biologique
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  • Alvera Azcarate, Aida ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'astrophys., géophysique et océanographie (AGO) > GeoHydrodynamics and Environment Research (GHER)
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  • Fagel, Nathalie ULiège Université de Liège - ULiège > Département de géologie > Argiles, géochimie et environnements sédimentaires
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