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COMERN Project Description 16/04/17
COMERN Head Office: Université du Québec à Montréal, President-Kennedy Bldg – Suite PK-7150 C.P.8888,
Downtown STA (Qc) H3C 3P8. Phone: [phone], Fax : [phone]
www.unites.uqam.ca/comern -- email: [e-mail]
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DESCRIPTION DU PROJET
1. Identification
Chercheur principal: Dre Dolors Planas Département de Biologie, Université du
Québec à Montréal, Montréal, Qc.
Titre de la recherche: L’importance du biofilm littoral et pélagique dans les processus de
méthylation du Hg et son transfert dans le réseau trophique
Thème de recherche : Contamination des réseaux trophiques et de la faune
Chercheur principal du thème: Dr Mike Paterson
2. Aperçu du projet
Les processus menant à la transformation du Hg inorganique en sa forme toxique et
bioaccumulable, le MeHg, demeurent mal compris. Les organismes au bas du réseau trophique
qui « méthylent » le Hg ne sont pas formellement identifiés. D’autre part, l’importance relative
du rôle que jouent les zones pélagiques et littorales des lacs dans les processus de méthylation et
d’exposition des poissons à ce contaminant n’est également pas définie. Les communautés
vivant dans les zones littorales des lacs constituent généralement la principale ressource
alimentaire pour plusieurs espèces de poissons. Le périphyton, à la base du réseau trophique
littoral, est reconnu comme étant l’habitat principal pour l’alimentation de plusieurs espèces
d’invertébrés. Ces communautés d’invertébrés constituent en retour une proie de choix pour
plusieurs espèces de poissons, d’oiseaux et pour la faune aquatique en général.
Le principal objectif de ce projet consiste à vérifier l’importance du rôle joué par le biofilm de
périphyton, en zone littorale, dans les processus de méthylation du Hg inorganique,
d’accumulation du MeHg et de recyclage du Hg. Si le périphyton des lacs produit du MeHg, il
pourrait constituer une importante voie de transfert de ce contaminant vers le réseau trophique,
jusqu’aux communautés de poissons et contribuer de ce fait à l’évasion du Hg des écosystèmes
aquatiques par des processus de méthylation/déméthylation.

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Le biofilm de périphyton, en tant que communauté, est constitué d’un mélange d’algues, de
bactéries, de moisissures, et de détritus. Il crée des micro-environnements où une variété de
conditions redox peut être retrouvée, du haut du biofilm vers le bas ou changeant selon un cycle
quotidien. Considérant la complexité des populations constituant la matrice du périphyton et les
conditions redox uniques qui caractérisent le biofilm, nos hypothèses initiales de travail sont les
suivantes:
1) Le biofilm littoral constitue le principal site de méthylation au sein des lacs;
2) Les communautés littorales au bas du réseau trophique constituent la principale source du
Hg transféré depuis les écosystèmes aquatiques;
3) Le périphyton contribue à l’évasion du Hg depuis les écosystèmes aquatiques.
Afin de tester ces hypothèses de travail, nous comptons:
1) Conduire une série d’expériences en microcosmes, utilisant l’eau de lacs du Bouclier et des
populations naturelles de phytoplancton et de périphyton, ces dernières cultivées en substrat
artificiel.
2) Échantillonner du périphyton poussant sur le substrat rocheux, des macrophytes aquatiques
et du sédiment de surface/subsurface dans des écosystèmes aquatiques où l’on retrouve des
niveaux contrastés de Hg dans les tissus de poissons et dans la faune.
3) Effectuer des mesures de terrain sur la méthylation/déméthylation du Hg dans un substrat
d’épiphytes.
Les résultats de ces expériences fourniront des informations critiques pouvant être utilisées pour
améliorer les modèles existants décrivant l’accumulation du Hg dans les communautés de
poissons et le cycle du Hg dans les terres humides.
3. Objectifs de recherche:
• Vérifier l’importance du rôle que joue le biofilm aquatique littoral dans les processus de
méthylation du Hg et d’accumulation du MeHg.
• Mesurer la contribution relative des communautés littorales et pélagiques dans les
processus de méthylation et/ou d’accumulation du MeHg dans les lacs.
• Vérifier le rôle tenu par les épiphytes dans le cycle du Hg des terres humides.
• Mesurer les teneurs en MeHg et les rapports MeHg/Hg simultanément dans le
phytoplancton pélagique et le périphyton de différents lacs de la forêt boréale et des terres
humides du fleuve St-Laurent.

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Détails
La méthylation du Hg inorganique par l’action des bactéries sulphato-réductrices ou par d’autres
communautés bactériennes strictement anaérobiques est un processus fréquemment rapporté dans
la littérature scientifique. Ceci suggère que les processus de méthylation ont principalement lieu
dans les milieux réducteurs, en l’absence d’oxygène. Dans les lacs, les sédiments des zones
littorales (en région euphotique) semblent jouer un rôle plus prépondérant dans les processus de
méthylation que les sédiments des zones plus profondes (en région aphotique). Les taux de
méthylation plus élevés retrouvés en zone littorale sont sans doute reliés aux températures plus
élevées qu’on y rencontre ou à la plus grande disponibilité de substrat organique propice au
développement bactérien. Ce substrat organique peut être d’origine autochtone (par exemple le
carbone organique dissous (COD) excrété par les algues du biofilm littoral) ou allochtone (par
exemple le COD excrété par les communautés d’algues pélagiques). L’écoulement de surface et
de subsurface entrant dans la zone littorale, où les algues sont abondantes, est moins dilué que
dans la colonne d’eau pélagique et l’efficacité de rétention des composés chimiques par les
communautés d’algues du littoral fortement agrégées est plus élevée que chez les communautés
d’algues pélagiques.
Il est plausible que ces caractéristiques de la zone littorale fassent en sorte que les algues et autres
communautés qui y résident soient plus exposées aux nutriments ou aux contaminants exportés
par les bassins versants. Les biofilms de périphyton contiennent une variété d’algues, de
bactéries, de moisissures et de détritus, qui créent des conditions favorables au développement de
micro-environnements réducteurs propices à la méthylation. De plus, les cellules
photosynthétiques des algues, comme celles de tout organisme photoautotrophique, contiennent
des produits de réaction réducteurs issus de la photosynthèse, qui pourraient également favoriser
la méthylation. Ainsi, la production de MeHg par le biofilm de périphyton pourrait constituer une
importante voie de transfert du Hg vers le réseau trophique des lacs. Le périphyton, constitué
d’espèces à la base du réseau trophique, représente un habitat propice à l’alimentation des
invertébrés (proies de nombreuses espèces de poissons). À l’appui de cette hypothèse, une étude
récente portant sur 17 lacs de la forêt boréale démontre clairement l’importance du biofilm dans
l’accumulation biotique initiale du MeHg. Les facteurs d’accumulation du Hg rapportés par cette
étude atteignent jusqu’à 105 et varient en obéissant à certains patrons spatiaux et temporels
reflétant la production de MeHg par le biofilm de périphyton.
Des expériences seront menées en microcosmes ouverts, i.e. des cylindres contenant 5 litres
d’eau de lac, filtrée ou non, avec ou sans l’addition de substrats artificiels colonisés par le
biofilm. La température et la photopériode avec lesquelles seront menées ces expériences seront
déterminées en fonction des valeurs moyennes retrouvées dans la nature durant la saison libre de
glace. Les apports en nutriments seront assurés par une circulation d’eau du lac, sans
enrichissement. L’influence des changements dans les concentrations d’oxygène dissous du
biofilm sur les processus de méthylation sera testée par un échantillonnage biquotidien séquencé

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(lumière et obscurité). Les substrats artificiels seront échantillonnés une fois par jour. La
composition des communautés sera identifiée en utilisant différents pigments d’algues et des
biomarqueurs lipidiques caractéristiques des bactéries aérobiques et anaérobiques.