Étude des risques de transferts d'espèces microbiennes allochtones par l'utilisation de revêtements antifouling de nouvelle génération

« Les biofilms sont constitués de différentes communauté de microorganismes, attachées à une surface. Ils sont à l'origine du phénomène de biofouling sur toute structure immergée en milieu aquatique. Le biofouling est connu pour être un vecteur potentiel de propagation d'espèces invasives par la navigation. Afin de limiter sa formation, des revêtements antifouling à base de biocides sont présentement utilisés dans la navigation. Toutefois, ces revêtements sont susceptibles d'être néfastes pour la diversité aquatique et la santé humaine. Ce projet de Maitrise fait partie du projet PAINTS, collaboration internationale franco-québécoise dont l'objectif est de développer de nouveaux revêtements antifouling permettant de limiter la formation de biofouling sur les surfaces immergées, tout en respectant l'ensemble de la diversité biologique des milieux. Le premier objectif de ce mémoire est d'évaluer l'efficacité de nouveaux revêtements antifouling exempts de biocides en milieu estuarien. Huit revêtements expérimentaux ont été immergés in situ à la marina de Rimouski en conditions statiques. La colonisation des huit revêtements a été caractérisée à l'échelle du macrofouling par photographies à haute résolution, et du microfouling par microscopie confocale à balayage laser après un mois et six mois d'immersion. Cette colonisation a été comparée avec celles obtenues sur un témoin PVC et sur un revêtement commercial X3+. Ceci a permis de sélectionner les deux revêtements les plus efficaces. Le deuxième objectif est d'évaluer le risque de transfert d'espèces microbiennes allochtones potentiellement invasives de ces revêtements. L'étude a été réalisée en simulant un transfert maritime de deux revêtements et d'un témoin PVC entre Rimouski et Sept-Îles (Québec, Canada). L'abondance et la diversité des biofilms ont été analysées respectivement par cytométrie en flux et métabarcoding, permettant ainsi une comparaison entre les revêtements et un suivi de la colonisation le long des transplantations. Les conditions de l'étude n'ont pas permis de montrer une efficacité maximale des revêtements pour limiter la colonisation en terme d'abondance. La diversité retrouvée dans les biofilms formés sur les revêtements antifouling n'a pas présenté de différence avec ceux du témoin PVC. Le transfert d'espèces microbiennes n'a été évalué comme un risque dans le sens de la transplantation Rimouski-Sept-Îles. Cependant, ce risque a été évalué dans le sens de transplantation Sept-Îles-Rimouski. Ces résultats montrent l'importance de développer des études de risque de transfert d'espèces invasives, dans l'optique de développer de nouveaux revêtements plus respectueux de l'environnement à l'échelle de la navigation mondiale. De plus, les analyses couplées d'abondance et de diversité microbienne permettent d'avoir une meilleure compréhension de la dynamique du biofilm et du biofouling face aux variations environnementales sur les surfaces immergées. Sur le long terme, ce type d'étude permettra de mieux prévenir le risque de transfert d'espèces invasives par l'utilisation de nouveaux revêtements plus respectueux de l'environnement, potentiellement à l'échelle mondiale. -- Mot(s) clé(s) en français : biofouling, biofilm marin, peinture antifouling, fouling-release, métagénomique, espèces invasives. »-- « Biofilms are made up of different communities of microorganisms attached to a surface. They are responsible of the formation of biofouling on any submerged structure in an aquatic environment. Biofouling is known to be a potential vector for the spread of invasive species through navigation. In order to limit its formation, antifouling coatings based on biocides are currently used in shipping. However, these coatings are likely to be harmful to aquatic diversity and human health. This Master's project is part of the PAINTS project, an international Franco-Quebec collaboration whose aim is to develop new antifouling coatings that limit the formation of biofouling on submerged surfaces, while respecting the biological diversity of the environment. The first objective of this thesis is to evaluate the effectiveness of new biocide-free antifouling coatings in estuarine environments. Eight experimental coatings were immersed in situ at Rimouski marina under static conditions. The colonization of the eight coatings was characterized at macrofouling scale by high-resolution photography, and at microfouling scale by confocal laser scanning microscopy after one and six months of immersion. This colonization was compared with that obtained on a PVC control and on a commercial X3+ coating. This made it possible to select the two most effective coatings. The second objective is to assess the risk of transfer of potentially invasive allochthonous microbial species from these coatings. The study was carried out by simulating a marine transfer of two coatings and a PVC control between Rimouski and Sept-Îles (Quebec, Canada). Biofilm abundance and diversity were analyzed by flow cytometry and metabarcoding respectively, enabling comparison between coatings and monitoring of colonization along the transplants. The conditions of the study did not allow us to demonstrate the maximum effectiveness of the coatings in limiting colonization in terms of abundance. The diversity found in biofilms formed on antifouling coatings did not differ from that of the PVC control. The transfer of microbial species was not assessed as a risk in the Rimouski-Sept-Îles transplantation direction. However, this risk was assessed in the Sept-Îles-Rimouski transplantation direction. These results show the importance of developing risk studies for the transfer of invasive species, with a view to developing new, more environmentally-friendly coatings on a global navigation scale. In addition, coupled analyses of microbial abundance and diversity provide a better understanding of biofilm and biofouling dynamics in the face of environmental variations on submerged surfaces. In the long term, this type of study will enable us to better prevent the risk of transferring invasive species through the use of new, more environmentally-friendly coatings, potentially on a global scale. -- Mot(s) clé(s) en anglais : biofouling, marine biofilm, antifouling coatings, fouling-release, metagenomic, invasive species. »--

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