Évolution temporelle de la contamination par les métaux et métalloïdes du lac Osisko et ses effets sur les communautés bactériennes

Meddeb, Nada (2026). Évolution temporelle de la contamination par les métaux et métalloïdes du lac Osisko et ses effets sur les communautés bactériennes. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1846

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Résumé

RÉSUMÉ

Les lacs d'eau douce, constituent des réservoirs vitaux et sources majeures d'eau potable à l'échelle mondiale. Ils jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des processus écologique en soutenant la biodiversité, en régulant le cycle de l’eau et en participant activement aux processus biogéochimiques. Toutefois, le lac Osisko situé à Rouyn-Noranda, en Abitibi-Témiscamingue (Québec) est fortement affecté par des apports historiques de contaminants provenant des parcs à résidus miniers et des activités de la fonderie Horne, entraînant une accumulation importante de métaux et de métalloïdes dans ses sédiments. Bien que l’ampleur de cette contamination soit largement documentée, ses effets sur les communautés microbiennes demeurent encore peu connus, alors même que ces microorganismes jouent un rôle central dans la dégradation de la matière organique, la mobilité des métaux ainsi que les cycles biogéochimiques du soufre et de l'azote. Comprendre la réponse de ces communautés à la pollution est donc essentiel pour évaluer l’état écologique et le potentiel de résilience du lac. Cette étude vise à déterminer comment la contamination métallique a influencé la composition et la dynamique des communautés bactériennes dans les sédiments du lac Osisko. Deux objectifs spécifiques ont été poursuivis : (1) reconstituer l'historique de la contamination en quantifiant les concentrations de métaux lourds (As, Cd, Pb, Cu, Zn) dans une carotte sédimentaire datée au Plomb-210 ; (2) caractériser la structure des communautés bactériennes présentes dans les sédiments afin de comprendre leur évolution en réponse à la contamination. Les résultats géochimiques confirment que les sédiments ont fidèlement enregistré l'histoire de la contamination, avec des pics de concentration en métaux lourds coïncidant avec la période de forte activité minière entre 1927 et 1988. Les analyses de séquençage à haut débit du gène de l'ARNr 16S révèlent une diminution significative de la diversité bactérienne durant cette période, accompagnée d'une restructuration profonde des communautés microbiennes. Les taxons dominants de la période pré-industrielle, tels que les Acidobacteriota et les Alphaproteobacteria, ont été progressivement remplacés par des communautés moins diversifiées, dominées par des taxons tolérants aux métaux et associés à des métabolismes anaérobies, notamment les Clostridia. Dans l’ensemble, cette étude démontre que la contamination métallique historique a laissé une empreinte profonde et durable sur la structure et le fonctionnement de l'écosystème microbien du lac Osisko, soulignant l’importance des communautés microbiennes comme indicateurs sensibles de la perturbation environnementale à long terme.

ABSTRACT

Freshwater lakes are vital reservoirs and major sources of drinking water worldwide. They play an essential role in the functioning of ecological processes by supporting biodiversity, regulating the water cycle, and actively participating in biogeochemical processes. However, Lake Osisko, located in Rouyn-Noranda, Abitibi-Témiscamingue (Quebec), is heavily affected by historical inputs of contaminants from mine tailings and activities of the Horne smelter, leading to a significant accumulation of metals and metalloids in its sediments. Although the extent of this contamination is widely documented, its effects on microbial communities remain poorly understood, even though these microorganisms play a central role in the degradation of organic matter, metal mobility, as well as the biogeochemical cycles of sulfur and nitrogen. Understanding the response of these communities to pollution is therefore essential for assessing the ecological state and resilience potential of the lake. This study aims to determine how metal contamination has influenced the composition and dynamics of bacterial communities in Lake Osisko's sediments. Two specific objectives were pursued: (1) to reconstruct the history of contamination by quantifying heavy metal concentrations (As, Cd, Pb, Cu, Zn) in a sediment core dated with Lead-210; (2) to characterize the structure of the bacterial communities present in the sediments to understand their evolution in response to contamination. Geochemical results confirm that the sediments faithfully recorded the history of contamination, with heavy metal concentration peaks coinciding with the period of high mining activity between 1927 and 1988. High-throughput sequencing analyses of the 16S rRNA gene reveal a significant decrease in bacterial diversity during this period, accompanied by a profound restructuring of the microbial communities. Dominant taxa from the pre-industrial period, such as Acidobacteriota and Alphaproteobacteria, were progressively replaced by less diverse communities dominated by metal-tolerant taxa associated with anaerobic metabolisms, notably Clostridia. Overall, this study demonstrates that historical metal contamination has left a deep and lasting footprint on the structure and functioning of the microbial ecosystem of Lake Osisko, highlighting the importance of microbial communities as sensitive indicators of long-term environmental disturbance.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Lamara, Mebarek
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Meyer-Jacob, Carsten et Etteieb, Selma
Mots-clés libres:	sédiments; contamination métallique; métaux lourds; communautés bactériennes; datation; sediments; metal contamination; heavy metals; bacterial communities; dating
Divisions:	Forêts > Maîtrise en écologie
Date de dépôt:	26 juin 2026 13:42
Dernière modification:	26 juin 2026 13:42
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1846

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