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Résumé :
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Travaux réalisés au sein du Laboratoire "Diagnostic des Systèmes aquatiques". Division Biologie des Ecosystèmes aquatiques - Cemagref Lyon. Depuis longtemps les organismes aquatiques ont été utilisés afin d'évaluer l'état de santé des hydrosystèmes. Toutefois les indices biologiques classiques ne permettent pas de diagnostiquer les types de pollution, et intègrent mal les variations naturelles, temporelles ou spatiales, des communautés. Le but de cette thèse est donc d'utiliser les traits biologiques des organismes afin de tester leur pertinence dans un diagnostic de qualité écologique. Ce document présente la base de données "invertébrés" qui a toujours servi de support de travail pour toutes nos interrogations. Cette base de données permet de stocker et d'interroger des dizaines de milliers de données réparties sur un tiers du territoire national. Elle constitue un outil indispensable. Ce document décrit ensuite le premier test des traits biologiques sur un cas concret de pollution par effluent de station d'épuration. Cette étude a montré que les traits biologiques étaient robustes face à la variabilité saisonnière des communautés et face à l'effort d'échantillonnage, et que parallèlement ils étaient très sensibles au facteur pollution. De plus la discrimination des sites était meilleure que celle donnée par l'analyse des abondances taxonomiques seules. La confirmation de cette sensibilité nous a ensuite conduit à rechercher les structures fonctionnelles de référence pour des stations exemptes de pollution. Ainsi, l'étude de 124 échantillons répartis sur la France a montré que presque tous les traits biologiques et écologiques étaient stables face à la variabilité spatiale naturelle des communautés. Ceci nous a permis d'obtenir des distributions fréquentielles de référence pour l'ensemble des traits. Enfin, nous avons appliqué les traits biologiques et écologiques à des stations polluées, et nous avons comparé les résultats obtenus aux stations de référence précédentes. Ceci a démontré que les traits biologiques étaient capables de séparer entre eux les grands types de pollution. Donc, les traits biologiques représentent un outil extrêmement intéressant pour la bioindication qui est à la fois robuste temporellement et spatialement, et sensible aux pollutions. C'est un outil général relié à des concepts théoriques qui est très largement applicable, et ceci bien au-delà de nos frontières.
For a long time aquatic organisms have been used to assess the health of hydrosystems. Nevertheless, classical biological indices do not allow to diagnose pollution types, and do not take into account natural variations, either temporal or spatial, of the communities. The aim of this thesis is to use biological traits of organisms to test their relevance for an ecological quality assessment. This document presents the "invertebrates" database which has always serve as a work tool for all of our investigations. This database allows to stock and make requests on thousands of data distributed in a third of the national territory. It represents an essential tool. Then the document describes the first test of the biological traits on a concrete pollution case due to a waste water treatment plant effluent. This study showed that biological traits were not sensitive either to seasonal variability of the communities or to sampling effort, and contrarily that they were very sensitive to the pollution effect. Moreover, discrimination of sites was better than this obtained with analysis of taxonomic abundances alone. The confirmation of this sensitivity led us to search for reference functional structures of stations without any pollution. Thus, the study of 124 samples distributed across France showed that almost all biological and ecological traits were stable facing natural spatial variability of communities. This allowed us to obtain references of frequency distributions for all the traits. Finally, we applied biological and ecological traits to polluted sites, and we compared the results with the reference stations previously studied. This proved that biological traits were able to separate typical pollution types. Therefore, biological traits represent a very interesting tool for future biomonitoring, which is both robust in space and time, and sensitive to pollution. It represents a general tool linked to theoretical concepts which allows a wide geographical application.
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