Soutenance de thèse de Morgane DERRIEN (Géosciences)



thesard.jpg

Le jeudi 10 novembre à 13h30, dans la salle de conférences du Caren, Campus de Beaulieu, UR1

Le jeudi 10 novembre à 13h30, dans la salle de conférences du Caren, Campus de Beaulieu, UR1

Validation de l'utilisation des stéroïdes en tant qu'outil de traçage de l'origine des contaminations fécales des eaux de surface

Jury :
- Jennifer DUNGAIT Senior Research Scientist, BBSRC Institute / rapporteur
- Pierre FAURE Chargé de Recherche, CNRS / rapporteur
- Anne-Marie POURCHER Directeur de Recherche, Cemagref / examinateur
- Bruno LARTIGES Professeur, Université Toulouse 3 / examinateur
- Marie-France DIGNAC Chargée de Recherche, INRA / examinateur
- Bruno LE BIZEC Professeur, Université Nantes / examinateur
- Anne-Catherine PIERSON-WIKMANN Maître de Conférences, Université Rennes 1 / invitée
- Gérard GRUAU Directeur de Recherche, CNRS / directeur de thèse
- Emilie JARDE Chargée de Recherche, CNRS / co-directeur de thèse


Résumé :

La contamination des eaux par les matières fécales humaines ou animales constitue une menace pour la santé humaine. Dans le but de réduire cette menace, il est nécessaire de développer des outils permettant d’identifier précisément quelles sont la ou les sources de cette contamination.

Cette thèse s’est attachée à déterminer plus avant si les stéroïdes constituaient des outils utilisables à cette fin dans le contexte spécifique d’une pollution multi-source incluant des déjections porcines, bovines et humaines. L’approche s’est déroulée en trois étapes. Dans une première étape la capacité des stéroïdes à distinguer les types de déjection entre eux et l’homogénéité des signatures au sein de chaque type ont été évalué via l’analyse d’un grand nombre d’échantillons de déjections brutes. La conservation des signatures spécifiques lors de l’injection des déjections dans l’environnement ont ensuite été vérifiées expérimentalement via l’analyse d’eaux de ruissellement de sol préalablement amendées en déjections bovines et porcines et d’eaux douce et de mer mélangées à un influent de station d’épuration. Enfin, l’outil stéroïde a été validé à l’échelle du bassin versant par l’étude de deux rivières impactées par des contaminations multi-sources, cette dernière étape comportant une phase de confrontation des informations fournis par cet outil avec celles fournies par les marqueurs microbiens et d’autres marqueurs chimiques. Si les résultats obtenus mettent en doute l’utilisation des rapports de stéroïdes en tant que marqueurs fiables des sources de la contamination (manque de spécificité), ils montrent à l’inverse que ces composés peuvent être utilisés comme outil de traçage moyennant une analyse globale des signatures. Ainsi, une approche basée sur l’analyse de 6 des stanols fournit des résultats cohérents avec les traceurs microbiens, démontrant par-là l’intérêt d’inclure les stéroïdes dans la panoplie des traceurs opérationnels de l’origine de la contamination fécale.

Mots clés : contamination fécale, stéroïdes, stanols, traçage, qualité de l’eau,, analyse statistique en composante principale.


Abstract :

Faecal contamination of waters by human and animal wastes poses a risk to human health because of possible exposure to pathogenic bacteria, viruses, and protozoa. In order to limit these risks and improve water quality, it is necessary to develop tools capable of identifying faecal contamination sources.

The main objective of this thesis is to validate the use of steroids as such a tool in the specific case of areas undergoing multi-source contamination. Three steps were followed for this purpose. In the first one, the specificity and homogeneity of steroid signatures were evaluated for each faecal source by analyzing pure bovine and porcine manure samples along with waste water treatment plant influents and effluents In the second step, the capacity of the steroid signatures to survive transport and mixing was evaluated by generating runoff on soils amended with porcine and bovine manure and by mixing waste water treatment plant influents with freshwater and seawater. Finally, in the third step, the steroid tool was used to determine faecal contamination sources in waters from two contaminated catchment, the results being compared with those obtained using microbial and other chemical tools. If the results cast doubt on the capacity of steroid ratios to provide tools for source identification (lack of specificity), they nevertheless demonstrate that these compounds can be used as a reliable source tracking tool providing a global statistical analysis of steroid signature difference is made. Thus, an approach based on analysis of 6 of the stanol compounds provides results consistent with the microbial and other chemical tracers, demonstrating thereby the interest to include steroids in the operational toolbox of tracers suitable for faecal source determination.

Key words: faecal contamination, steroids, stanols, water quality, microbial source tracking, principal component analysis.


Contact : Morgane DERRIEN