Les thiols et le sélénium peuvent jouer un rôle important dans la méthylation du mercure des environnements aquatiques. Pour démontrer la présence des thiols et du sélénium et leur relation avec le mercure dans certains écosystèmes d'eau douce québécois, une campagne d’échantillonnage fut réalisée durant l’été 2010, dans le parc national du Mont-Tremblant (Laurentides, Québec). Il existe une corrélation significative entre le sélénium et le mercure total dans l’eau des lacs du parc. Cependant, les concentrations de sélénium sont très faibles dans les lacs, les étangs de castor et les ruisseaux. Par ailleurs, les lacs du parc national du Mont-Tremblant ont des concentrations relativement élevées de méthylmercure avec une moyenne de 0,33 ng L-1 et des maximums allant jusqu’à 3,29 ng L-1. Les étangs de castor peuvent aussi être considérés comme des lieux de contamination au méthylmercure, avec une concentration moyenne de 0,95 ng L-1. Toutefois, la présence d’une colonie de castors sur le bassin versant d’un lac ne semble pas influencer les concentrations de mercure que l’on y retrouve. Deux thiols sont détectables dans l’eau de surface des Laurentides, soit le glutathion et l’acide thioglycolique. La concentration de ce dernier thiol est corrélée significativement avec celle du mercure total et du méthylmercure. Les thiols peuvent jouer un rôle important dans les processus de méthylation en favorisant le transport du mercure inorganique à l’intérieur des bactéries sulfato-réductrices. Afin de mieux comprendre l’action antagoniste entre le sélénium et le mercure, des études devraient être réalisées au niveau des tissus des organismes vivants dans ces zones pauvres en sélénium. / Thiols and selenium may influence mercury methylation in aquatic environments. To demonstrate the occurrence of both elements with mercury in selected aquatic systems of Quebec, a sampling campaign was conducted during the summer of 2010 in Mont-Temblant national park (Laurentians, Quebec). There is a significant correlation between selenium and total mercury in surface water. However, concentrations of selenium are very low in lakes and beavers ponds. In addition, the park’s lakes have a relatively high concentrations of methyl mercury with an average of 0,33 ng L-1 and maximum values up to 3,29 ng L-1. Beaver ponds can also be considered hotspots of methylmercury contamination, with an average concentration of 0,95 ng L-1. However, the presence of a colony of beavers in the watershed of a lake does not appear to influence the levels of mercury in that lake. Two species of thiols are present in the surface water of the Laurentian ecosystems: glutathione and thioglycolic acid. The latter is significantly correlated with total mercury and methyl mercury. Thiols may play an important role in the methylation process by promoting the transport of inorganic mercury within the sulfate-reducing bacteria. To better undestand the antagonistic action between selenium and mercury, more research should be conducted in the tissue of organisms living in areas of low concentration of selenium to know if they are protected against mercury toxicity.

L’effet du développement résidentiel des bassins versants sur l’habitat et la distribution des macrophytes dans le littoral de six lacs des Laurentides a été évalué à l’aide de carottes de sédiments et de quadrats. Le développement augmente la proportion de milieux déboisés ce qui réduit l’apport en débris de bois et augmente l’érosion et les apports de nutriments dans les sédiments du littoral. Les sédiments sont plus fins, plus denses et contiennent moins de matière organique. Ces changements favorisent les macrophytes en augmentant leur couverture dans les lacs développés. La présence d’espèces submergées de macrophytes est également favorisée au détriment des espèces à feuilles flottantes, plus caractéristiques des lacs moins développés. Même si la biomasse des macrophytes est limitée dans certains lacs, celle-ci augmente dans les lacs développés et montre des signes d’un effet tampon sur les apports de nutriments. Des quantités équivalentes à des valeurs entre 35 et 230% des apports annuels de phosphore et entre 79 et 659% des apports d’azote par les résidents ont été accumulées dans les tissus des macrophytes des lacs dont le bassin versant est très déboisé. Les sédiments s’enrichissent à la sénescence des macrophytes et contiennent alors plus de nutriments que la colonne d’eau et ce, pour tous les lacs. Une présence accrue d’espèces submergées et plus de nutriments dans les tissus des macrophytes des lacs développés, jumelés à l’absence de prolifération de phytoplancton malgré un plus grand apport de nutriments, laisse penser que les lacs des Laurentides sont en état d’eutrophisation précoce. / Effects of residential development on macrophyte habitat and distribution in the littoral zone of six lakes of the Laurentian region were assessed with quadrats and small cores. Residential development increases the proportion of open area which reduces coarse woody debris inputs and enhances erosion and nutrient inputs into the sediments. Sediments are then finer, more compact and contain less organic matter. With less important proportion of forested area in developed watersheds, nutrients inputs are then more important in sediment as well. These changes in macrophyte habitats enhance coverage of the littoral by aquatic plants in developed lakes. Submerged species are also favoured at the expense of floating species that are more typical of pristine conditions. Despite the limitation of aquatic plants biomass in some lakes, macrophyte biomass is higher in developed lakes and showed signs of a buffering effect on nutrient inputs, especially for phosphorus. Macrophyte nutrient content represented values between 35 and 230% of annual phosphorus inputs by residents on the shore of developed lakes and between 79 and 659% of the annual nitrogen inputs. Sediments are enriched by macrophytes at their senescence and therefore contain more nutrients than the water column and macrophytes for all lakes. The greater presence of submerged macrophytes, and the higher amount of nutrients in macrophytes of developed lakes combined with absence of phytoplankton blooms in spite of greater nutrient supply, suggests that Laurentian lakes are in an early stage of eutrophication.

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément. / In this study of three eutrophic lakes prone to cyanobacterial blooms, we examined the diversity of diazotrophic bacteria and toxic cyanobacteria. We evaluated the environmental factors effects on the community composition, the concentration and composition of the family of toxins microcystins (MCs). Since the assimilation of nitrogen and the synthesis of MCs in cyanobacteria are thought to be under the same control of the NtcA transcriptor, we hypothesised that nitrogen played a major role in shaping cyanobacterial communities and influenced indirectly the concentration and composition of MCs. The mcyE gene coding for the microcystin synthetase enzyme and MCs concentrations were detected at each sampling date in all lakes. Nitrogen, particularly under its organic dissolved form (DON) as well as water temperature were the environmental factors explaining the most variation in MC concentration although Microcystis spp. biomass was overall the best predictor. The nifH gene coding for the nitrogenase enzyme (N2-fixation) was also detected at all times. Even though the concentrations of dissolved inorganic nitrogen were relatively low, and that heterocysts were present in high densities, no nifH transcripts were detected by RT-PCR, indicating that no N2-fixation was going on at detectable levels at the time of sampling. Moreover, pyrosequencing revealed that sequences of the genes nifH and mcyE corresponded to different taxa, thus cyanobacteria did not have the capacity to perform both functions simultaneously.

Les thiols à faible masse moléculaire (FMM) peuvent affecter la biodisponibilité du mercure et mener à une plus grande production de méthylmercure par les microorganismes méthylants. Les résultats d’une étude réalisée au sein de la matrice extracellulaire du périphyton de la zone littorale d’un lac des Laurentides ont démontré que les concentrations en thiols à FMM retrouvées dans cette matrice sont jusqu’à 1000 fois supérieures à celles de la colonne d’eau avoisinante. Ces thiols sont significativement corrélés à la chlorophylle a du périphyton, suggérant une production par les algues. Le mercure de la matrice extracellulaire, plus spécifiquement dans la fraction colloïdale mobile, est aussi corrélé aux thiols d’origine algale. Ces résultats suggèrent qu’une accumulation de thiols s’opère dans l’espace extracellulaire du périphyton et qu’ils peuvent favoriser le transfert du mercure vers les microorganismes produisant le méthylmercure. Les résultats d’une seconde étude menée sur les méthodes de préservation d’échantillons d’eau pour la conservation des thiols à FMM ont démontré que la température optimale d’entreposage était de -80 °C et que la lyophilisation menait à une sous-estimation des concentrations mesurées. Les taux de dégradation étaient plus rapides lors de la conservation à -20 °C et variables selon la chimie de l’eau utilisée et les espèces de thiols observées. Suivant ces résultats, nous proposons un cadre de recherche pour de futures études sur la spéciation du mercure dans le périphyton et nous suggérons des précautions lors de la manipulation et de la conservation des thiols à FMM d’échantillons naturels. / Low molecular weight (LMW) thiols can affect the bioavailability of mercury and by enhancing methylmercury production by methylating microorganisms. Results of a study conducted within periphyton extracellular matrix in the littoral zone of a lake of the Laurentians have shown that LMW thiol concentrations found in this matrix are up to 1000 fold higher than those in the water column of surrounding waters. Relationships between these thiols and periphyton chlorophyll a were significant, suggesting production by algae. Mercury in the extracellular matrix, especially in the mobile colloidal fraction, was also correlated to thiols from algal sources. These results suggest thiol accumulation in the periphyton extracellular space, and that thiols likely promote mercury transfer to methylating microorganisms. A second study on preservation methods of natural water samples for LMW thiols conservation showed that a storage temperature of -80 °C was optimal and that freeze-drying led to an under-estimation of measured concentrations. Degradation rates were faster with storage at -20 °C and varied substantially depending on the chemistry of the water used as depending on thiol species observed. In regards of these results, we propose a research framework for future studies on mercury speciation processes in periphyton. We also suggest precautions on handling and storing natural samples for LMW thiol analyses.

Le lac insulaire constitue un objet géographique tout à fait original par sa structure d'isolat. Il est unevéritable réserve d'eau douce plus ou moins vaste, au sein d'espaces insulaires étroits dominés par unenvironnement maritime. D'origine naturelle ou anthropique, ces lacs s'inscrivent dans la problématiquecomplexe de la ressource en eau de ces territoires étroits soumis à des contraintes grandissantes(démographie, urbanisation, pollutions...). Le sud-ouest de l'océan Indien, composé d'îles trèsdifférentes, constitue un territoire privilégié pour une analyse comparative de ces lacs et de leur place ausein des sociétés insulaires. Ce travail a permis dans un premier temps de recenser et de classifier lesprincipales masses d'eau de la zone. A partir d'un échantillon de lacs, leurs spécificités ont étéobservées pour caractériser leur morphologie (cuvette lacustre et bassins d'alimentation), leurcomportement hydrologique et leurs écosystèmes. Cette analyse a permis de souligner la dimensionmontagneuse, tropicale et le poids de l'endémisme pour ces plans d'eau. La typicité de ces lacs apparaîtpar le croisement de ces composantes qui s'ajoutent au contexte insulaire où le stress hydrique imposedes valorisations spécifiques. L'étude des acteurs, des politiques de gestion et des contextes insulaires apermis de mieux appréhender la place du lac dans les sociétés du sud-ouest de l'océan Indien. En effet,ces plans d'eau, longtemps marginalisés par rapport au littoral, deviennent progressivement un atout etun véritable support au développement de ces territoires. Les contrastes de valorisation d'un lac à l'autreimposent une réflexion à long terme pour que les potentialités de ces masses d'eau soient adaptéesavec les besoins durables des populations insulaires. / The island lake constitutes an absolutely original geographical subject with its isolate system. It is a truefresh water reserve, that is more or less wide, inside narrow island areas dominated by a seaenvironment. Those lakes, which are from natural or anthropological origin, are inscribed in the complexproblem of the water resources of those narrow territories, that are subject to growing constraints –demography, urbanization, pollutions... Composed of very different islands, the South West of the IndianOcean makes up a privileged territory for a comparative analysis of those lakes and their place insideisland societies. First of all this work has allowed to list and classify the main bodies of water in the area.From a sample of lakes, their specificities have been examined to characterize their morphologies –lakeside depression and supply basin – their water performances and their ecosystem. This analysis hasallowed to highlight the mountainous and tropical dimensions and the weight of those lakes' endemism.Their typicality appears thanks to the intersecting of the components that can be added to the islandcontext in which the hydric stress imposes specific exploitation. The study of the actors, the managementpolicies and the island situation has allowed to better comprehend the place of the lake in the societies inthe South West of the Indian Ocean. Indeed those lakes, which have long been marginalized compared tothe coast, have progressively become an asset and a true medium to the development of those territories.The contrast of exploitations from a lake to another imposes a long-term reflection so that thepotentialities of those water bodies fit the sustainable needs of island populations.

Ce travail de thèse a permis de reconstituer la dynamique à long terme de deux écosystèmes lacustres alpins dans les Alpes du sud grâce à l’étude (1) de la variabilité tardi-holocène des paramètres physico-chimiques de l’eau, des niveaux lacustres et des dynamiques de communautés aquatiques, et (2) des types de réponse de ces environnements à des perturbations externes en lien avec les changements du bassin versant et du climat. Les deux séquences sédimentaires prélevées par carottage au lac d’Allos et au lac Petit (Massif du Mercantour, 2200 m) ont permis de reconstituer en détail l’évolution des écosystèmes lacustres depuis les derniers 13,500 cal. BP grâce à trois grands volets : (1) l’étude de fossiles d’espèces aquatiques indicatrices des conditions de vie dans le milieu lacustre (les diatomées et les ostracodes) ; (2) l’analyse des isotopes de l’oxygène contenus dans ces mêmes fossiles afin de reconstituer un signal paléohydrologique ; (3) une comparaison multi-proxy permettant de mettre en lien les changements de l’écosystème lacustre avec les dynamiques du bassin versant. Les résultats obtenus et leur confrontation à un cadre multidisciplinaire très documenté ont permis d’évaluer l’importance première des processus érosifs et des modifications du couvert végétal sur la dynamique lacustre, au travers de changements majeurs dans les communautés aquatiques et les niveaux trophiques. Enfin, les données isotopiques mesurées sur les fossiles de diatomées et d’ostracodes ont mis en évidence des variations paléohydrologiques inédites pour la région : cette approche, novatrice ouvre la perspective d’une reconstitution paléoclimatique de référence pour les Alpes du sud. / The thesis is devoted to the reconstruction of long-term changes in two lacustrine ecosystems in the Southern Alps. This study aims at assessing (1) the lateglacial-holocene variability of water physico-chemistry, lake levels and aquatic species dynamics; and (2) the environmental responses of the lacustrine ecosystem to external forcing (watershed and climate changes), with the study of Lake Allos and the Lake Petit (Mercantour National Park, 2200 m a.s.l). The two sedimentary cored profiles provided a detailed record of the past lacustrine dynamics since 13.500 cal. BP. An integrative approach was carried out including (1) the study of fossils of aquatic bioindicators species (diatoms and ostracods) informing about changes in lacustrine living conditions ; (2) the analysis of oxygen isotopes recorded by these aquatic fossils tracing a palaeohydrological signal ; (3) a multiproxy comparison linking the aquatic environment with changes in watershed dynamics. These results integrated into a rich multidisciplinary framework evidenced the major role of erosion processes and changes in vegetation cover as factors triggering lake responses to disturbance, with concomitant changes in aquatic communities and trophic levels at several timescales. The different geological settings and lake morphologies have also played a significant role, modulating changes in benthic and planktonic aquatic communities over long time periods. Finally, oxygen isotopes records allow to trace for the first time palaeohydrological changes in the region: this innovative approach represents an original outcome for reconstructing a reference past climate for the Southern Alps.

Analyse hydrogéologique et limnologique des bassins versants des lacs de Laffrey et Petichet. Établissement d'un bilan hydrologique faisant ressortir les éventuels apports occultes aux lacs ainsi que d'un bilan chimique. Étude détaillée de la structure, la morphologie et la lithologie. Tous ces problèmes sont replacés dans leur cadre géologique.

L’effet du développement résidentiel des bassins versants sur l’habitat et la distribution des macrophytes dans le littoral de six lacs des Laurentides a été évalué à l’aide de carottes de sédiments et de quadrats. Le développement augmente la proportion de milieux déboisés ce qui réduit l’apport en débris de bois et augmente l’érosion et les apports de nutriments dans les sédiments du littoral. Les sédiments sont plus fins, plus denses et contiennent moins de matière organique. Ces changements favorisent les macrophytes en augmentant leur couverture dans les lacs développés. La présence d’espèces submergées de macrophytes est également favorisée au détriment des espèces à feuilles flottantes, plus caractéristiques des lacs moins développés. Même si la biomasse des macrophytes est limitée dans certains lacs, celle-ci augmente dans les lacs développés et montre des signes d’un effet tampon sur les apports de nutriments. Des quantités équivalentes à des valeurs entre 35 et 230% des apports annuels de phosphore et entre 79 et 659% des apports d’azote par les résidents ont été accumulées dans les tissus des macrophytes des lacs dont le bassin versant est très déboisé. Les sédiments s’enrichissent à la sénescence des macrophytes et contiennent alors plus de nutriments que la colonne d’eau et ce, pour tous les lacs. Une présence accrue d’espèces submergées et plus de nutriments dans les tissus des macrophytes des lacs développés, jumelés à l’absence de prolifération de phytoplancton malgré un plus grand apport de nutriments, laisse penser que les lacs des Laurentides sont en état d’eutrophisation précoce. / Effects of residential development on macrophyte habitat and distribution in the littoral zone of six lakes of the Laurentian region were assessed with quadrats and small cores. Residential development increases the proportion of open area which reduces coarse woody debris inputs and enhances erosion and nutrient inputs into the sediments. Sediments are then finer, more compact and contain less organic matter. With less important proportion of forested area in developed watersheds, nutrients inputs are then more important in sediment as well. These changes in macrophyte habitats enhance coverage of the littoral by aquatic plants in developed lakes. Submerged species are also favoured at the expense of floating species that are more typical of pristine conditions. Despite the limitation of aquatic plants biomass in some lakes, macrophyte biomass is higher in developed lakes and showed signs of a buffering effect on nutrient inputs, especially for phosphorus. Macrophyte nutrient content represented values between 35 and 230% of annual phosphorus inputs by residents on the shore of developed lakes and between 79 and 659% of the annual nitrogen inputs. Sediments are enriched by macrophytes at their senescence and therefore contain more nutrients than the water column and macrophytes for all lakes. The greater presence of submerged macrophytes, and the higher amount of nutrients in macrophytes of developed lakes combined with absence of phytoplankton blooms in spite of greater nutrient supply, suggests that Laurentian lakes are in an early stage of eutrophication.

Les thiols et le sélénium peuvent jouer un rôle important dans la méthylation du mercure des environnements aquatiques. Pour démontrer la présence des thiols et du sélénium et leur relation avec le mercure dans certains écosystèmes d'eau douce québécois, une campagne d’échantillonnage fut réalisée durant l’été 2010, dans le parc national du Mont-Tremblant (Laurentides, Québec). Il existe une corrélation significative entre le sélénium et le mercure total dans l’eau des lacs du parc. Cependant, les concentrations de sélénium sont très faibles dans les lacs, les étangs de castor et les ruisseaux. Par ailleurs, les lacs du parc national du Mont-Tremblant ont des concentrations relativement élevées de méthylmercure avec une moyenne de 0,33 ng L-1 et des maximums allant jusqu’à 3,29 ng L-1. Les étangs de castor peuvent aussi être considérés comme des lieux de contamination au méthylmercure, avec une concentration moyenne de 0,95 ng L-1. Toutefois, la présence d’une colonie de castors sur le bassin versant d’un lac ne semble pas influencer les concentrations de mercure que l’on y retrouve. Deux thiols sont détectables dans l’eau de surface des Laurentides, soit le glutathion et l’acide thioglycolique. La concentration de ce dernier thiol est corrélée significativement avec celle du mercure total et du méthylmercure. Les thiols peuvent jouer un rôle important dans les processus de méthylation en favorisant le transport du mercure inorganique à l’intérieur des bactéries sulfato-réductrices. Afin de mieux comprendre l’action antagoniste entre le sélénium et le mercure, des études devraient être réalisées au niveau des tissus des organismes vivants dans ces zones pauvres en sélénium. / Thiols and selenium may influence mercury methylation in aquatic environments. To demonstrate the occurrence of both elements with mercury in selected aquatic systems of Quebec, a sampling campaign was conducted during the summer of 2010 in Mont-Temblant national park (Laurentians, Quebec). There is a significant correlation between selenium and total mercury in surface water. However, concentrations of selenium are very low in lakes and beavers ponds. In addition, the park’s lakes have a relatively high concentrations of methyl mercury with an average of 0,33 ng L-1 and maximum values up to 3,29 ng L-1. Beaver ponds can also be considered hotspots of methylmercury contamination, with an average concentration of 0,95 ng L-1. However, the presence of a colony of beavers in the watershed of a lake does not appear to influence the levels of mercury in that lake. Two species of thiols are present in the surface water of the Laurentian ecosystems: glutathione and thioglycolic acid. The latter is significantly correlated with total mercury and methyl mercury. Thiols may play an important role in the methylation process by promoting the transport of inorganic mercury within the sulfate-reducing bacteria. To better undestand the antagonistic action between selenium and mercury, more research should be conducted in the tissue of organisms living in areas of low concentration of selenium to know if they are protected against mercury toxicity.

Le lac insulaire constitue un objet géographique tout à fait original par sa structure d'isolat. Il est unevéritable réserve d'eau douce plus ou moins vaste, au sein d'espaces insulaires étroits dominés par unenvironnement maritime. D'origine naturelle ou anthropique, ces lacs s'inscrivent dans la problématiquecomplexe de la ressource en eau de ces territoires étroits soumis à des contraintes grandissantes(démographie, urbanisation, pollutions...). Le sud-ouest de l'océan Indien, composé d'îles trèsdifférentes, constitue un territoire privilégié pour une analyse comparative de ces lacs et de leur place ausein des sociétés insulaires. Ce travail a permis dans un premier temps de recenser et de classifier lesprincipales masses d'eau de la zone. A partir d'un échantillon de lacs, leurs spécificités ont étéobservées pour caractériser leur morphologie (cuvette lacustre et bassins d'alimentation), leurcomportement hydrologique et leurs écosystèmes. Cette analyse a permis de souligner la dimensionmontagneuse, tropicale et le poids de l'endémisme pour ces plans d'eau. La typicité de ces lacs apparaîtpar le croisement de ces composantes qui s'ajoutent au contexte insulaire où le stress hydrique imposedes valorisations spécifiques. L'étude des acteurs, des politiques de gestion et des contextes insulaires apermis de mieux appréhender la place du lac dans les sociétés du sud-ouest de l'océan Indien. En effet,ces plans d'eau, longtemps marginalisés par rapport au littoral, deviennent progressivement un atout etun véritable support au développement de ces territoires. Les contrastes de valorisation d'un lac à l'autreimposent une réflexion à long terme pour que les potentialités de ces masses d'eau soient adaptéesavec les besoins durables des populations insulaires.