Communautés de diatomées benthiques des lacs d`altitude : étude

Structure d’accueil :
UMR CARRTEL
75 Avenue de Corzent, BP 511, 74203
Thonon-les-Bains Cedex
Mémoire de stage
Communautés de diatomées
benthiques des lacs d’altitude :
étude de la variabilité intra-lac
Tuteur de la structure d’accueil :
RIMET Frédéric
Ingénieur d’étude
Etudiante :
FERET Léa
M2 IMACOF 2015-2 016
Tuteur académique :
ANDRIAMAHEFA Heriniaina
Lac d’Arvouin © Féret
© Féret
Avec le Réseau Lacs Sentinelles
« Les lacs d’altitude, sentinelles pour le suivi des changements globaux des Alpes françaises »
Une action qui bénéficie du soutien financier de l’Union européenne, via le Programme opérationnel interrégional du Massif des
Alpes. L’Europe s’engage sur le Massif Alpin avec le Fonds Européen de Développement Régional

i
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier M. Frédéric RIMET, tuteur, pour la confiance qu’il m’a témoignée
tout au long de ce stage. Je voudrais également le remercier de m’avoir appris à mener une étude
scientifique et pour ses précieux conseils en identification des diatomées benthiques.
Mes remerciements sincères à Agnès BOUCHEZ, Etienne DAMBRINE, Carole BIRCK pour l’aide
qu’ils m’ont apportée tout au long de ce stage mais également pour la valorisation de ce projet.
Merci également à Florent ARTHAUD, à l’ensemble des étudiants préleveurs de l’Université de Savoie
et aux plateaux techniques de l’UMR CARRTEL pour les informations délivrées ayant permis la
réalisation de cette étude.
Je voudrais finalement remercier toute l’équipe de l’UMR CARRTEL de m’avoir si chaleureusement
accueillie et de m’avoir permis de développer mes acquis en termes d’hydrobiologie.

ii
Communautés de diatomées benthiques des lacs d’altitude : variabilité intra-lac (résumé)
Les diatomées benthiques sont utilisées en routine pour évaluer l’état écologique de divers milieux
aquatiques selon les exigences de la Directive Cadre sur l’Eau. Les lacs d’altitude, qui constituent des
milieux de référence de par leur faible exposition aux pressions anthropiques, peuvent eux aussi faire
l’objet de suivis de qualité. Cette étude a pour objectif d’analyser la variabilité des communautés
diatomiques à l'intérieur des lacs d’altitude et d’évaluer les conséquences de celle-ci sur la bio-
indication. Pour cela, les communautés de diatomées benthiques de 63 lacs d’altitude du Nord des
Alpes françaises, ont été échantillonnées au travers de 3 sites de prélèvements par lac sur un même type
de substrat (pierres) pendant une même saison (été 2013). La comparaison des variabilités intra-lac
1
et
inter-lacs
2
a mis en évidence un gradient d’hétérogénéité des communautés des lacs dû à divers facteurs
dont la profondeur et la taille du lac. En effet, la plupart des lacs peu profonds présentent des
communautés de diatomées homogènes alors que les lacs plus profonds ont des communautés plus
hétérogènes. Diverses hypothèses sont énoncées afin d’expliquer ce gradient d’hétérogénéité des
communautés observées : turbulence de l’eau, variabilité des habitats, erreurs de prélèvements, etc.
Finalement, l’impact de l’hétérogénéité sur l’évaluation de l’état écologique est démontrée (variation
spatiale des notes indicielles sur un même lac) et souligne ainsi la nécessité de réaliser plusieurs
prélèvements au sein d’un même lac afin d’obtenir une évaluation environnementale robuste.
Mots-clés : Diatomées, Lacs d’altitude, Hétérogénéité intra-lac, Bio-indication, Benthos
Benthic diatoms communities in high-altitude lakes: within lake variability (summary)
Benthic diatoms are commonly used to assess the ecological status of many aquatic systems following
the requirements of the Water Framework Directive. High-altitude lakes, which are often considered to
be reference environments due to their low anthropogenic disturbances, could be assessed. The aim of
this study is to analyze the variability of benthic diatoms communities within high-altitude lakes and to
assess the consequences of this on bio-assessment. For this purpose, benthic diatoms communities from
63 high-altitude Northern French Alps lakes were sampled. Three samples per site were collected on
the same substrate (stones) during in the summer of 2013. The comparison of the intra-lake and inter-
lakes’ variabilities brings to light a heterogeneity gradient of the communities due to different
parameters, specifically the depth and the size of lakes. Indeed, most shallow lakes have homogeneous
communities whereas deeper lakes have heterogeneous communities. Several hypotheses can explain
this community heterogeneity gradient: water turbulence, habitat variability, etc. The impact of this
heterogeneity on the ecological status assessment is demonstrated (i.e. spatial variation of indicial
scores within a same lake) and therefore, underlined the necessity to obtained several samples per lake
so that a robust environmental assessment can be performed.
Keywords : Diatoms, High-altitude lakes, Within lake heterogeneity, Bio-indication, Benthos
1
Variabilité des communautés de diatomées benthiques au sein d’un même lac d’altitude
2
Variabilité des communautés de diatomées benthiques entre les différents lacs d’altitude étudiés

iii
Communautés de diatomées benthiques des lacs d’altitude : variabilité intra-lac (version abrégée)
Introduction
Les diatomées constituent un phylum de micro-
algues présentes dans tous les milieux aquatiques.
Au sein de ce phylum, les diatomées benthiques,
connues pour leurs sensibilités variées aux
concentrations en nutriments et en matière organique
du milieu, constituent un bio-indicateur, désormais
utilisé en routine, de la qualité de l’eau. Depuis
2000, des suivis écologiques de l’ensemble des
écosystèmes d’eau douce au travers des diatomées
sont requis par la Directive Cadre sur l’Eau. Le
bio-monitoring
3
des lacs d’altitude est ainsi
préconisé, d’autant que ces milieux peu impactés
peuvent constituer des stations de référence
4
.
Cependant, davantage d’efforts ont été fournis pour
mettre en place ces suivis basés sur les diatomées
benthiques en rivière plutôt qu’en lac. De plus,
malgré la création en Europe d’outils d’évaluation de
la qualité des eaux en lac au travers des diatomées,
une question subsiste ; celle de la variabilité intra-
lac des communautés. En effet, le peu d’études à ce
jour dédiées à cette problématique résulte en des
conclusions divergentes.
Afin d’étudier cette problématique sur les lacs
d’altitude, les communautés diatomiques ont été
prélevées en trois points littoraux différents au sein
de 63 lacs d'altitude sur un type de substrat (pierres)
et pendant une même saison (été). Trois hypothèses
sont alors énoncées :
3
Evaluation de la qualité d’un milieu au travers de sa biologie
4
Milieu peu impacté qui peut servir d’étalon pour le monitoring
(2) cette variabilité intra est positivement liée à la
concentration en nutriments et à la taille du lac ;
(3) cette variabilité impacte l’évaluation de l’état
écologique des lacs (notes indicielles variées).
Cette étude, menée au sein de l’INRA de Thonon-
les-Bains et de l’Université de Savoie Mont-
Blanc et en collaboration avec le Conservatoire
des espaces naturels de Haute Savoie, animateur
du réseau « Lacs Sentinelles », a pour principal
objectif de proposer un protocole de
prélèvement des diatomées benthiques
spécifique aux lacs d’altitude.
Matériel et méthodes
Sur chacun des 63 lacs étudiés (cf. figure n°1),
des prélèvements de diatomées benthiques et
d’eau ont été réalisés en simultané entre juillet et
août 2013. Les diatomées benthiques ont été
échantillonnées sur des pierres en trois points du
lac les plus éloignés possibles. Leurs traitements
et analyses ont été menés selon la norme IBD
(Indice Biologique Diatomées ; Afnor, 2007). Les
prélèvements d’eau ont été effectués au centre du
lac à l’aide d’une bouteille Van Dorn
5
fixée sur
un radeau. Des paramètres tels que la température
et la conductivité ont également été mesurés in-
situ. L’ensemble des paramètres analysés sont
récapitulés avec les normes ou méthodes
correspondantes au sein du tableau n°1. Des
caractéristiques physiques des lacs et de leur
bassin versant y sont également répertoriées.
5
Bouteille intégratrice utilisée pour les prélèvements d’eau. Elle
permet d’obtenir un échantillon représentatif de la colonne d’eau.
(1) une variabilité intra-lac des communautés, plus
faible que la variabilité inter-lacs, est attendue ;