Les métaux (Cd, Cu, Pb et Zn) dans la - Archimer

UNIVERSITÉ DE NANTES
FACULTÉ DES SCIENCES ET DES TECHNIQUES
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ÉCOLE DOCTORALE CHIMIE-BIOLOGIE
Année 2006
Les métaux (Cd, Cu, Pb et Zn) dans la production des microalgues
sur différents milieux de culture : biodisponibilité,
bioaccumulation et impact physiologique
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THÈSE DE DOCTORAT
Discipline : Sciences de la Vie
Spécialité : Biologie Marine
Présentée
et soutenue publiquement par
Sindy GAGNEUX-MOREAUX
Le 30 octobre 2006, devant le jury ci-dessous
Rapporteurs
Examinateurs
Invité
Composition du Jury
Madame Annick Manceau, Professeur, Université du Maine
Monsieur Paco Bustamante, Maître de Conférences, Université de La Rochelle
Monsieur Joël Fleurence, Professeur, Université de Nantes
Monsieur Patrick Lassus, Chercheur, Ifremer, Nantes
Monsieur Joël Radford-Knoery, Chercheur, Ifremer, Nantes
Directeurs de thèse : Messieurs Richard P. Cosson et Christophe Moreau
N° attribué par la bibliothèque

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Remerciements
RemerciementsRemerciements
Remerciements
Quelqu’un m’a dit que cette page était totalement personnelle et qu’aucune convention ne pouvait définir
cette partie. Alors j’ai voulu que cette page ne soit pas comme les autres pour qu’elle ressemble à ces quatre années
de thèse qui seront toujours différentes des autres années de ma vie passée ou à venir…
J’aimerais pouvoir, pour remercier les personnes qui ont été impliquées de près ou de loin dans ce travail,
leur écrire tout ce que nous avons pu partager, tout ce qu’ils m’ont apporté ou appris, mais il faut laisser quelques
pages au récit scientifique… ! Je vais donc tenter de synthétiser cinq ans d’interactions avec des personnes
enrichissantes, qu’elles appartiennent au monde de la recherche, étudiant ou au cercle d’amis.
Ce travail de thèse est l’aboutissement de mon cursus universitaire que je dois en partie à
mon premier petit garçon qui m’a donné l’ambition et l’envie d’apprendre et de comprendre, à mon
mari qui m’a accompagnée et aidée de très nombreuses fois, et à mes parents qui m’ont donné les
moyens de réaliser ce projet. Je pense également à toutes les personnes de ma famille et à mes amis
qui ont pu penser à nous et souhaité à cette histoire une fin heureuse.
Ce projet a pris corps après ma rencontre en stage de maîtrise avec mon directeur de thèse
Richard Cosson, puis avec mon co-encadrant Christophe Moreau. Nous avons arpenté les
domaines frontaliers de leurs spécialités respectives dans ce travail ce qui leur a demandé beaucoup
d’attention et d’ouverture sur les thématiques de travail de l’autre. Nous avons appris en cinq ans
à nous connaître, à nous comprendre et à nous intéresser à nos domaines de prédilection respectifs.
Ce travail de thèse a été réalisé au sein de l’équipe EA-2663 de l’institut ISOMer dirigée
par le professeur Jean-Michel Robert puis par le professeur Joël Fleurence qui m’ont accueillie en
me donnant une place plus que concrète dans ce laboratoire.
Ce projet a également pu être réalisé grâce à une bourse de thèse qui m’a été attribuée par
la Région Pays de la Loire et au financement d’une partie des expérimentations par le Syndicat
MIxte pour le Développement de l’Aquaculture et de la Pêche de la Région Pays de la Loire
(SMIDAP)
J’ai eu la chance de recevoir de précieux conseils et enseignements auprès de mes encadrants
de thèse tout d’abord, puis auprès de Pierre Gaudin, Philippe Rosa, auprès de mes collègues
doctorants -à l’époque, ils ont bien évolué depuis…- Jessica, Priscilla, Rozenn, Vona, Jean-
Bernard, et bien sûr auprès des enseignants-chercheurs du laboratoire.
Pour des problèmes bien particuliers, j’ai bénéficié des connaissances et des compétences de
Paco Bustamante, Jean-Louis Gonzalez, Joël Knoery, Annick Manceau, Guillaume Massé,
Jean-Luc Mouget et Ricardo Riso. Grâce à eux notamment, certaines épines ont été retirées et des
idées ont vu le jour…
Monsieur Franck Taraud et l’équipe de la station Ifremer de Bouin nous ont gentiment
permis l’accès à leurs forages et nous les en remercions.
Le séjour à Monaco a également été très profitable, j’ai été agréablement accueillie dans
l’équipe de Jean-Louis Teyssié et Michel Warnau. Ce fut l’occasion d’échanges très intéressants
sur les méthodes et les techniques de travail mais également sur les points de vue scientifiques.

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J’ai eu également la chance de faire mes premiers pas dans l’enseignement dans une équipe
pédagogique compétente et dynamique, je profite de l’occasion pour remercier plus particulièrement
Joseph Baudet et Christophe Moreau, ainsi que Madame Aumaille et Madame Jahan.
Dans ce travail de thèse, des stagiaires sont venues travailler avec moi sur des points précis
et elles se sont impliquées dans le sujet, ont apporté des visions différentes et m’ont beaucoup appris
sur l’encadrement et le travail en équipe.
Et au bout de quatre années, ce manuscrit est né… Rien que lui tout seul fut une
aventure… Et d’ailleurs, je tiens à saluer ceux qui m’ont aidée sur le côté très technique
(formatage automatique, conventions, mise en page, impression…) et qui ont été source de
motivation et d’entrain pendant ces semaines de rédaction, notamment Priscilla, Hélène et Jean-
Bernard. Un petit clin d’œil à mon mari et mon fils qui ont classé ma
biblio , et à mes encadrants
qui m’ont relue et corrigée avec patience et efficacité.
Alors pour terminer, je voudrais remercier les membres du jury qui ont accepté de participer
avec Richard Cosson et Christophe Moreau à la scène finale de cette aventure : Annick Manceau,
Paco Bustamante, Joël Fleurence, Patrick Lassus et Joël Knoery.
A tous, je vous dis merci…
Sindy
PS : J’avais promis une spéciale dédicace aux ordinateurs qui m’ont subie pendant ce
travail. Je tiens à remercier mon ordinosaure du laboratoire et l’ordinateur portable de mon mari
que je me suis sournoisement approprié. Une pensée à l’ordinateur relié au polarographe…
PPS : J’adresse une tendre pensée à celui ou à celle que je ne connais pas encore et qui
pourtant aura partagé les six derniers mois de ma thèse.
Théo, tu auras marqué le début de mes études de biologie et cet inconnu (pour l’instant)
leur fin. Merci à vous deux et à votre papa.
Signé d’une petite larme

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Sommaire
Introduction générale..........................................................................1
Chapitre I Etude bibliographique ...................................................5
I-1 Les eaux souterraines salées....................................................................................5
I-1.1 Présentation générale des eaux souterraines ..........................................................5
I-1.2 Les eaux souterraines salées des marais le long de la baie de Bourgneuf (Loire-
Atlantique et Vendée, France)..........................................................................................15
I-1.3 Conclusion............................................................................................................23
I-2 Les métaux (cadmium, cuivre, plomb et zinc).....................................................25
I-2.1 Généralités sur les métaux (Cd, Cu, Pb et Zn).....................................................25
I-2.2 Théorie sur l’équilibre des formes métalliques dans les systèmes aquatiques.....33
I-2.3 Etude de la spéciation des métaux........................................................................36
I-2.4 Etude de la capacité de complexation des eaux ...................................................40
I-2.5 Conclusion............................................................................................................44
I-3 Les cultures de microalgues ..................................................................................47
I-3.1 Les cultures de microalgues marines en aquaculture...........................................47
I-3.2 Les microalgues utilisées dans cette étude...........................................................49
I-3.3 Conclusion............................................................................................................57
I-4 Notions de transfert des métaux dans une chaîne trophique courte .................59
I-5 Conclusion...............................................................................................................61
Chapitre II Cultures sur eaux souterraines salées non enrichies
en métaux .....................................................................................63
II-1 Introduction............................................................................................................63
II-2 Matériel et méthodes..............................................................................................67
II-2.1 Prélèvement des eaux souterraines salées et de l’eau de mer ..........................67
II-2.2 Caractéristiques physico-chimiques des eaux..................................................68