Micropollutant biodegradation at the sediment water interface, coupled biomolecular and biogeochemical approaches - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2024

Micropollutant biodegradation at the sediment water interface, coupled biomolecular and biogeochemical approaches

Biodégradation des micropolluants à l’interface sédiment-eau, approche biomoléculaire et géochimique

Adrien Borreca
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1484732
  • IdRef : 279923295

Résumé

Micropollutants, including pesticides and pharmaceuticals, pose a growing threat to aquatic ecosystems. In aquatic ecosystems, micropollutants encounter the sediment-water interface (SWI), a crucial biogeochemical hotspot for their dissipation. This PhD thesis examines the effects of environmental factors on the degradation of emblematic micropollutants, such as (S)-metolachlor (agricultural herbicide), terbutryn (urban biocide) and metformin (antidiabetic drug) in laboratory microcosms mimicking the sediment-water interface. Additionally, it explores how prokaryotic communities respond to exposure to micropollutant mixtures, successive contamination events, and varying oxygen conditions. Dissipation of metformin and metolachlor occurred while terbutryn persisted. Metformin dissipation also occurred under anoxic conditions. Sequence analysis of 16S rRNA gene amplicons evidenced distinct responses of prokaryotic communities in experiments with individual micropollutant or mixtures thereof, and a combined effect of metformin exposure and alternances of oxygen conditions. A newly developed model highlighted non-additive antagonistic and synergistic effects of micropollutants on specific taxa across taxonomic levels. Finally, exploratory Stable Isotope Probing experiments with 13C-glucose and methyl-labelled 13C2-metformin were designed to identify potential metformin-dimethylamine assimilating prokaryotes. Altogether, this thesis provides a framework to investigate dynamics governing the behaviour of micropollutant mixtures and underscores the diversity of potential interactions between micropollutants, prokaryotic communities, and environmental factors in the study of multi-contaminated SWI.
Les micropolluants, dont les pesticides et les résidus pharmaceutiques, constituent une menace pour les écosystèmes aquatiques. Dans ces écosystèmes, les micropolluants rencontrent l'interface sédiment-eau (SWI), une zone biogéochimiquement active pour leur dissipation. Cette thèse examine les facteurs environnementaux impliqués dans la dégradation des micropolluants emblématiques, tels que le (S)-métolachlore (herbicide agricole), le terbutryn (biocide urbain) et la metformine (médicament antidiabétique), dans des microcosmes de laboratoire mimant l'interface eau-sédiment. Elle explore comment les communautés procaryotes répondent à l'exposition à des mélanges de micropolluants, à des événements de contamination successifs et à des conditions variables d'oxygène. La metformine et le métolachlore se sont dissipés, tandis que la terbutryne persiste. La metformine se dégrade aussi en anoxie. L'analyse de séquence des amplicons du gène 16S ARNr a mis en évidence des réponses distinctes des communautés microbiennes dans les expériences avec des micropolluants individuels ou en mélanges, ainsi qu'un effet combiné de l'exposition à la metformine et des alternances des conditions d'oxygène. Un nouveau modèle a mis en évidence des effets non additifs, antagonistes et synergiques des micropolluants sur des taxons spécifiques. Enfin, des expériences exploratoires de marquage isotopique stable avec du glucose 13C et de la metformine 13C2-méthylée permettent d’identifier les procaryotes assimilant potentiellement la metformine-diméthylamine. Cette thèse fournit un cadre pour l’étude des dynamiques régissant le comportement des micropolluants et souligne la diversité des interactions potentielles entre les micropolluants, les communautés procaryotes et les facteurs environnementaux dans l'étude de l'interface eau-sédiment multi-contaminée.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04867885 , version 1 (06-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04867885 , version 1

Citer

Adrien Borreca. Micropollutant biodegradation at the sediment water interface, coupled biomolecular and biogeochemical approaches. Earth Sciences. Université de Strasbourg, 2024. English. ⟨NNT : 2024STRAH003⟩. ⟨tel-04867885⟩
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