Gotowa bibliografia na temat „Goélands – Effets de la pollution – Arctique”

Le développement embryonnaire est une phase très sensible puisqu'elle voit la synthèse et la maturation de tous les organes et fonctions du futur organisme. Par conséquent, toute perturbation subie lors de cette phase peut avoir des conséquences ultérieures importantes. Dans un contexte de fort impact des activités humaines sur la faune sauvage, les oiseaux de mer sont particulièrement menacés car ils sont exposés à de nombreuses menaces, notamment les interactions avec les pêcheries, la destruction de l'habitat ou la pollution environnementale. Parmi celles-ci, cette dernière est peut-être la plus insidieuse, puisqu'elle peut également être transmise à la progéniturepar transfert maternel dans les œufs, et provoquer des effets néfastes dès le développement. Le 20ème siècle a vu l'émergence de nombreuses substances synthétiques. Parmi elles, les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) sont retrouvées dans les œufs d'oiseaux marins, mais leurs effets sont encore peu connus. Dans cette thèse, j'ai cherché à étudier le transfert maternel des PFAS chez un oiseau marin de l'Arctique, la mouette tridactyle (Rissa tridactyla). J'ai également examiné les conséquences éventuelles de l'exposition aux PFAS historiques et émergents pour l'embryon chez cette espèce et chez le goéland leucophée (Larus michahellis). J'ai trouvé des concentrations relativement élevées de PFAS historiques dans les œufs ainsi que certains composés émergents, notamment le 7:3 FTCA ou le PFEcHS. Les caractéristiques physico-chimiques des PFAS affectent leur efficacité de transfert. Mes résultats suggèrent également que les PFAS circulants des femelles pourraient affecter le transfert d'hormones maternelles dans les œufs, ce qui pourrait affecter la progéniture à court et à long terme. Enfin, je n'ai trouvé aucune indication que les PFAS déposés dans les œufs puissent affecter l'embryon en développement sur certains biomarqueurs du vieillissement (longueur des télomères) ou du métabolisme. Je suggère que les deuxpopulations étudiées ne sont pas impactées, au moins aux concentrations de PFAS mesurées dans leurs œufs. Néanmoins, des études supplémentaires seraient nécessaires pour évaluer comment les PFAS peuvent affecter le transfert endocrinien maternel et ses conséquences pour l'embryon
The developmental period is a very sensitive phase since it sees the synthesis and maturation of all organs and functions of the future organism. Therefore, any disruption experienced early in life may have substantial subsequent consequences. In the context of the considerable impact of Human activities on wildlife, seabirds are particularly at risk since they are exposed to numerous threats, including fisheries interactions, habitat destruction, or environmental pollution. Among them, the later is maybe the most insidious, since it can also be transferred to the progeny via maternal transfer in eggs, and cause adverse effects as early as during the development. The 20th century saw the emergence of numerous synthetic substances. Among them, the per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are found in seabird eggs, but little is known about their effects. In this thesis, I aimed at investigating the maternal transfer of PFAS in an Arctic seabird, the black-legged kittiwake (Rissa tridactyla). I also examined the eventual consequences of legacy and emerging PFAS exposure for the embryo in this species and in the yellow-legged gull (Larus michahellis). I found relatively high concentrations of legacy PFAS in eggs as well as some emerging compounds including 7:3 FTCA or PFEcHS. PFAS physicochemical characteristics influenced their transfer efficiency. My results also suggested that females PFAS might affect their transfer of maternal hormones in eggs, which may ultimately affect offspring at short and long term. Finally, I found no indications that PFAS deposited in eggs may affect the developing embryo on biomarkers of ageing (telomere length) or metabolism. I therefore suggested that both studied populations should be relatively safe at least at the PFAS concentrations measured in their eggs. Nonetheless, additional studies would be needed to assess how PFAS may affect the endocrine maternal transfer and its consequences for the embryo

L'objectif principal de cette thèse est de caractériser les interactions entre la composition chimique et la structure des communautés microbiennes dans un manteau neigeux arctique. Une attention toute particulière est portée au mercure, dont le702 cycle biogéochimique complexe est encore mal connu. Avant toute chose, les fractions biotiques et abiotiques d'un manteau neigeux saisonnier doivent être caractérisées. A partir d'échantillons de neige et d'eau de fonte prélevés au cours d'une étude de deux mois en 2007 à Ny-Ålesund, nous avons montré que la diversité des séquences est élevée et nous avons également examiné le devenir du mercure, depuis son dépôt au cours des phénomènes de déplétions jusqu'à son transfert lors de la fonte des neiges. Les résultats de cette campagne ont souligné la nécessité d'améliorer nos connaissances sur la spéciation du mercure et ont conduit à l'élaboration d'un biocapteur mer-lux pour mesurer la fraction biodisponible de mercure, déployé lors d'une seconde campagne de deux mois au printemps 2008. En parallèle à l'analyse chimique, nous avons suivi les changements dans la structure des communautés microbiennes présentes dans les échantillons de neige et d'eau de fonte. Nous avons enfin exploré l'effet de la contamination au mercure sur la fonction de la communauté et démontré que le méthylmercure affecte la structure des communautés ainsi que sa fonction à des concentrations beaucoup plus faibles que précédemment rapportées. Nos résultats fournissent une base pour de nouvelles études sur l'interaction entre la composition chimique, la présence de contaminants anthropiques et la structure des communautés microbiennes
The main objective of this thesis is to characterize the interactions between seasonal snow chemistry and microbial community structure in an arctic snowpack. In order to do so, the biotic and abiotic compartments of the snowpack must be first characterized. From snow and meltwater samples obtained during a two-month field study held in Ny-Ålesund (Svalbard, Norway, 78°56'N, 11°52'E) in 2007, we showed that the sequence diversity in arctic snow and meltwater libraries is elevated. We also examined the fate of Hg in an arctic snowpack, from its deposition during atmospheric mercury depletion events up until its transfer during snow melt and reported an increase in methylmercury concentrations in the snowpack during late spring. The results from this campaign highlighted the need to improve our knowledge on mercury speciation and led to the development of a mer-lux biosensor to measure the bioavailable fraction of mercury. We deployed the biosensor during a second two-month field campaign in Ny-Ålesund in spring 2008 and the results obtained led to a novel model for mercury methylation in oxic environments. In parallel, we followed changes in microbial community structure in snow and meltwater samples using a 16S microarray. We modeled the interactions between snow chemistry and community structure and found a significant co-structure. We also explored functional community changes due to mercury contamination of snowpacks. Based on our results, methylmercury affects community structure and function at concentrations much lower than previously reported. Our results provide a basis for further studies on the interaction between chemistry and microbial community structure

La pollution de l'air peut être transportée sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres par la dynamique de grande échelle. Elle affecte ainsi le climat et la qualité de l'air loin des régions sources. Durant leur transport, les panaches de pollution voient leur composition altérée par le mélange avec l'air environnant. Les modèles globaux eulériens utilisés pour calculer les bilans d'export de polluants ne représentent pas bien le transport des panaches du fait de leur faible résolution, ce qui induit des erreurs dans le calcul de ces bilans et dans les vitesses de réaction du fait de la non-linéarité de la photochimie atmosphérique. Cette thèse a pour but de contribuer à améliorer la compréhension et la quantification du mélange subi par les panaches de pollution dans la troposphère libre lors du transport à longue distance, et sa représentation dans les modèles numériques. Elle se focalise sur l'Arctique, une région vulnérable au changement climatique, où la distribution des gaz à effet de serre et des aérosols est fortement influencée par le transport de polluants depuis les moyennes latitudes. Les travaux effectués s'organisent autour de trois études de cas de transport dans la troposphère arctique, dans le cadre de la campagne aéroportée POLARCAT durant l'été 2008. Les résultats obtenus permettent d'estimer que l'intensité du mélange dans cette région est plus faible qu'aux moyennes latitudes. Ils montrent également qu'une approche lagrangienne permet de reproduire la variabilité des concentrations dans les panaches âgés, de simuler le transport des structures de petite échelle, et d'évaluer la variabilité de l'évolution des concentrations en ozone dans les panaches induite par les différents scénarios de mélange. Les résultats de ces modèles lagrangiens permettent aussi de jauger les performances des modèles globaux eulériens en terme de transport des polluants en Arctique, et de définir la résolution spatiale nécessaire pour représenter ce transport de façon satisfaisante. Les trois études présentées concordent sur l'importance de combiner les approches lagrangienne et eulérienne pour simuler le transport à longue distance dans les modèles numériques.

Depuis la découverte de processus de dépôts massifs de Hg (AMDE), l'Arctique est devenue une région clé dans la compréhension du cycle global du Hg. L'impact sur la santé humaine de ce polluant dépend non seulement de sa concentration mais aussi et surtout de sa forme chimique. En particulier, le monométhylmercure (MMHg) est une puissante neurotoxine qui atteint des concentrations élevées chez les prédateurs de l'Arctique du fait de ses propriétés de bioaccumulation et de bioamplification dans la chaine alimentaire. La compréhension des mécanismes à l'origine de la formation du MMHg (méthylation) et de sa dégradation (déméthylation) est primordiale pour caractériser son devenir et son impact dans les milieux aquatiques. Nous présentons ici une étude environnementale effectuée sur des tissus biologiques prélevés sur trois espèces emblématiques de l'Arctique : le phoque annelé (Pusa hispida), la baleine beluga (Delphinapterus leucas) et l'ours polaire (Ursus Maritimus). L'analyse de leurs compositions isotopiques en Hg montre simultanément un fractionnement dépendant (MDF, d202Hg) et indépendant de la masse (MIF, delta199Hg). Alors que les variations en d202Hg semblent largement expliquées par des processus métaboliques internes de détoxification/accumulation, la tendance temporelle (1988-2002, Pusa hispida) et le gradient latitudinal (60°N-71°N, Delphinapterus leucas) observés pour le delta199Hg reflètent vraisemblablement l'influence de l'évolution et de la distribution de la banquise sur le cycle biogéochimique du Hg en Arctique. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous développons une approche moléculaire novatrice et prometteuse permettant de déterminer pour la première fois la composition isotopique des atomes de Hg et de carbone contenus dans la molécule de MMHg pour les échantillons biologiques. Ces premières mesures offrent des perspectives prometteuses pour tracer l'origine du MMHg dans les milieux aquatiques
Since the discovery of atmospheric Hg depletion events (AMDE) in the Arctic, the Polar Regions have become key in understanding the Hg global cycle. The impact of Hg on human health depends on both Hg concentration and chemical form. In particular, monomethylmercury (MMHg) is a potent neurotoxin. High MMHg concentrations are observed in Arctic top predators due to bioaccumulation and biomagnification processes in the food webs. Hence, the characterization of the transformations leading to the formation (methylation) and the degradation (demethylation) of MMHg is of great concern to assess its fate and impact in aquatic ecosystems. In this context, we present an environmental study on three Arctic bio-indicators: the ringed seal (Pusa hispida), the beluga whale (Delphinaperus leucas) and the polar bear (Ursus maritimus). Hg isotope analysis of the bio-indicator liver tissues show both mass dependent isotope fractionation (MDF, delta202Hg) and mass independent fractionation (MIF, delta199Hg). While the changes in d202Hg are widely linked to in vivo metabolic processes, the time trend (1988-2002, Pusa hispida) and the latitudinal gradient (60°N-71°N, Delphinaperus leucas) observed for ?199Hg signatures suggests the influence of sea ice cover on the Arctic biogeochemical Hg cycle. In a second part of this dissertation, we propose a novel and promising molecular approach with the first measurements of the isotopic compositions of Hg and carbon on the MMHg molecule in biological samples. These results are very promising for tracing MMHg origin in aquatic environments

La région arctique est particulièrement sensible au changement climatique. Aux latitudes polaires, les nuages arctiques ont un effet important sur le bilan radiatif à la surface. La première partie de ce travail est constitué de l’intercomparaison instrumentale au sol à la station PUY en Mai 2013. Les mesures ont montré une bonne corrélation entre les diamètres effectifs et les distributions en taille des gouttelettes d’eau obtenus par les instruments, mais avec des biais systématiques sur les concentrations. Ces biais ont été reliés à l’estimation du volume d’échantillonnage et nous avons donc proposé une méthode consistant à normaliser les données par rapport à un instrument qui réalise des mesures intégrées. D’autre part, le FSSP et le FM ont fait l’objet d’expériences visant à évaluer l’influence de l’angle de déviation par rapport au vent extérieur et de la vitesse du vent. La seconde partie de ce travail a pour objet la campagne de mesure qui s’est déroulée à la station du Mont-Zeppelin, Ny-Alesund, Svalbard, de Mars à Mai 2012 dans le cadre du projet CLIMSLIP. Une comparaison a été effectuée entre un cas « pollué », avec des masses d’air provenant d’Asie de l’Est et d’Europe, et un cas « propre », dont les sources d’aérosols sont majoritairement locales et ne dépassent pas l’Europe du Nord. Les résultats ont montré que le cas pollué possède des concentrations en BC, aérosols et gouttes plus élevées, un mode accumulation plus important, un diamètre de gouttes plus faible et une fraction d’activation plus élevée. Enfin, le premier et le second effet indirect des aérosols ont pu être quantifiés
The arctic region is especially sensitive to climate change. At high latitudes, arctic clouds have an important effect on the surface radiative budget. The first part of this work consists in a ground based cloud instrumentation intercomparison in the PUY station in May 2013. The measurements showed a good correlation between the effective diameters and the droplet size distributions obtained by the instruments, but with a systematical bias on the concentrations. These biases have been relied to the assessment of the sampling volume and we thus proposed a methodology to standardize the data according to an ensemble of particles probe. Moreover, the FSSP and the FM have been the subject of experiments to assess the influence of the deflection angle according to exterior wind and the wind speed. The second part of this work is about the measurement campaign at the Mount-Zeppelin station, Ny-Alesund, Svalbard, from March to May 2012 in the frame of the CLIMSLIP project. A comparison has been performed between a « polluted » case, with air masses coming from East Asia and Europe, and a « clean » case, where the aerosol sources are predominantly local and do not exceed the northern Europe. The results showed that the polluted case possessed higher concentrations in BC, aerosols and drops, an accumulation mode more important, weaker droplet diameters and higher activation fraction. Finally, the first and second aerosol indirect effects have been quantified