Effets sublétaux de contaminants environnementaux sur le développement d’un amphibien (Bufo spinosus) : une approche expérimentale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Sublethal effects of environmental contamination on the development of an amphibian (Bufo spinosus) : an experimental approach

Effets sublétaux de contaminants environnementaux sur le développement d’un amphibien (Bufo spinosus) : une approche expérimentale

Marion Cheron
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1145008
  • IdRef : 263094693

Résumé

Intensive agriculture homogenizes landscape and reduces the proportion of natural habitats, thus altering wildlife ecology. In addition to landscape fragmentation, intensive agriculture is responsible for the release of chemicals into non-target environments, such as aquatic environments, which are particularly affected by this contamination. The transfer of these molecules to aquatic environments occurs though runoff or soil erosion. Pesticides can accumulate in large quantities in slow-flux habitats such as ponds and vernal-pools, potentially creating ecological traps for the species that inhabit them. Amphibians are sentinel species of their ecosystems and are particularly sensitive to agricultural chemicals, especially because of their particularly permeable skin. In addition, part of their complex (biphasic) life cycle takes place in lentic environments, which are likely to be highly contaminated. During my thesis, I studied the effects of agricultural activities on an amphibian species that is widespread in agricultural and forest environments, the spined toad (Bufo spinosus). To understand the consequences of agricultural activities on the ecology and physiology of this species, I studied the effects of habitat characteristics (structure and contamination) on different developmental stages (embryos, larvae, adults). To achieve these objectives, I used two methodological approaches: (i) a field approach to measure morphological and physiological differences of adult male populations in contrasting habitats; and, (ii) an experimental approach under controlled conditions to distinguish the effects of exposure period and concentration of different contaminants on key developmental phases of this species. The results indicate that male adult populations show different allometric relationships depending on the habitat (agricultural, intermediate or forest) and that these differences probably result from evolutionary mechanisms related to phenotypic plasticity. Indeed, preliminary population genetic analyses do not detect genetic divergence among the populations studied, suggesting that physical or chemical habitat characteristics result in different response norms among populations. The observed allometric relationships could be the result, at least in part, of developmental plasticity due to environmental contamination within breeding sites. Studies of exposure to two herbicides (a legacy contaminant metabolite and an emerging contaminant) over ontogeny in this species showed us that contamination results in variability in morphological (size and body proportion), physiological (oxidative stress) and behavioral responses that suggest that there may be endocrine disruption mechanisms operating at very low concentrations. In addition, contamination negatively influences fitness proxies in exposed individuals (size and mass at metamorphosis, survival) which could ultimately alter recruitment, reproduction and population sustainability of spined toads.
L'agriculture intensive homogénéise le paysage et réduit la part des habitats naturels, altérant ainsi l'écologie de la faune sauvage. Outre cette fragmentation du paysage, l'agriculture intensive est responsable du rejet de produits phytosanitaires dans les milieux non-cibles, comme les milieux aquatiques particulièrement touchés par cette contamination. Les phénomènes de ruissellement ou d'érosion des sols transfèrent ces molécules vers les milieux aquatiques. Les pesticides peuvent s'accumuler en grande quantité́ dans les milieux à faible courant tels les étangs ou les mares, constituant potentiellement des pièges écologiques pour les espèces y habitant. Les amphibiens sont des espèces indicatrices de leurs écosystèmes et sont particulièrement sensibles aux intrants agricoles, notamment parce qu’ils sont caractérisés par une peau particulièrement perméable. En outre, une partie de leur cycle de vie complexe (bi-phasique) a lieu dans les environnements lentiques potentiellement soumis à la contamination. Pendant ma thèse, j’ai étudié les effets des activités agricoles sur une espèce d’amphibien répandue en milieu agricole et forestier, le crapaud épineux (Bufo spinosus). Pour comprendre les conséquences des activités agricoles sur l'écologie et la physiologie de cette espèce, j’ai étudié les effets des caractéristiques de l’habitat (structure et contamination) sur différents stades de développement (embryons, larves, adultes). Afin de remplir ces objectifs, j’ai utilisé deux approches méthodologiques : (i) une approche de terrain visant à mesurer les différences morphologiques et physiologiques de populations de mâles adultes selon des habitats constrastés ; puis, (ii) des expérimentations en conditions contrôlées afin de distinguer les effets de la phase d’exposition et de la concentration des différents contaminants sur les phases clefs du développement de cette espèce. Les résultats indiquent que les populations de mâles adultes montrent des relations allométriques différentes selon l’habitat (agricole, intermédiaire ou forestier) et que ces différences résultent probablement de processus liés à la plasticité phénotypique. En effet, les analyses préliminaires de génétique de population ne détectent pas de divergence génétique entre les populations étudiées ce qui suggère que les caractéristiques physiques ou chimiques de l’habitat entraînent des normes de réactions différentes chez les populations. Les relations allométriques observées pourraient être la résultante, au moins en partie, d’une plasticité développementale due à la contamination environnementale des sites de reproduction. Les études de l’exposition à deux herbicides (un métabolite de contaminant historique et un contaminant émergent) sur les phases de développement de cette espèce nous a montré que la contamination entraîne de la variabilité dans les réponses morphologiques (taille et proportion corporelle), physiologiques (stress oxydant) et comportementales qui suggèrent des mécanismes de perturbation endocrinienne opérants à très faible concentration. De plus, la contamination influence négativement des proxys de la fitness chez les individus exposés (taille et masse à la métamorphose, survie) ce qui pourrait à terme altérer le recrutement, la reproduction et la pérennité des populations de crapauds épineux.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03705882 , version 1 (27-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03705882 , version 1

Citer

Marion Cheron. Effets sublétaux de contaminants environnementaux sur le développement d’un amphibien (Bufo spinosus) : une approche expérimentale. Sciences agricoles. Université de La Rochelle, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LAROS027⟩. ⟨tel-03705882⟩
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