Real time biological monitoring. A contribution to the realisation of a new early biological warning system for surface water pollution detection based on the exploitation of the electric organ discharges of the tropical electric fish, apteronotus albifrons
Biodétection en temps réel. Contribution à la réalisation d'un nouveau système de détection biologique précoce de la pollution des eaux de surface, fondé sur l'exploitation des décharges autostimulatrices d'un poisson électrique tropical : Apteronotus Albifrons (Apteronotidae - Gymnotiformes)
Résumé
This thesis describes a novel biological early warning system which exploits the real time electric signals generated by the tropical . freshwater fish, Apteronotus albifrons (Gymnotiforms), to detect surface water pollution.The research work was organised around four main axes.We devoted the first part to assessing the current state of knowledge about biomonitors and biosensors. This highlighted the existence of a multiplicity of systems, the diversity of which stems both from the types of species used and the principles developed. The second part presents the description of the new method for biological survey. The underlying principle is based on time characterisation in terms frequency and wave form of the A. albifrons electric organ discharge. These two electric parameters, wbich are normall stable with respect to time, are affected in a toxic environment.
The third part investigates the influence, on the bioelectric signal characteristics, of several physico-chemical parameters such as temperature, pH value, conductivity and dissolved oxygen. Results show that the frequency of the A. albifrolls electric discharge depends strongly on the temperature of water. The same parameter also depends, though to a lesser extent, on both the pH and the concentration of dissolveld oxygen. On the contrary, there was no evidence of the influence of the physico-chemical parameters on the wave form of the
signal.The final part establishes the A. alhifrons toxicological sensitivity profiles for six pollutants.This new method allows detection in less than 35 minutes, of the following pollutant concentrations: 35 J.lg.!-l of cyanide, 1 mg.!-I of phenol, 500 J.lg.l-1 of atrazine, 1 mg.!-I of trichloroethylene, 2.7 mg.l-I ofchrome (VI) and between 1.9 and 18.4 mg.l-I ofdiesel. AlI along tbis study, the problems of data reliability and viability as weIl as of the variability of the responses exploited were considered at length.
Cette thèse décrit un nouveau système de détection biologique des pollutions des eaux de surface, qui exploite en temps réel des signaux électriques engendrés par un poisson tropical d'eau douce, Apteronotus albifrons (gymnotiformes). Ce travail s'est articulé autour de quatre grands axes. La première partie est un bilan des connaissances actuelles dans le domaine des biodetecteurs et des biocapteurs. Il montre la multiplicité des systèmes, dont la diversité s'exprime aussi bien du point de vue de l'espèce utilisée que du principe développé. La seconde partie décrit le nouveau procédé de bio détection. Son principe est fondé sur une caractérisation temporelle du signal électrique d'A. Albifrons, en termes de fréquence et de forme. Ces deux caractéristiques électriques, naturellement stables dans le temps, sont affectées par un environnement toxique. La troisième partie traite de l'influence de plusieurs paramètres physico-chimiques (température, pH, conductivité et oxygène dissous) sur les caractéristiques des signaux bioélectriques. Elle révèle que la fréquence de décharge des poissons est une grandeur fortement dépendante de la température de l'eau. Dans une moindre mesure, cette caractéristique électrique est aussi fonction du pH et de la concentration en oxygène dissous. En revanche, aucune influence des paramètres physico-chimiques sur la forme du signal n'a été mise en évidence. La dernière partie dresse le profil de sensibilité toxicologique d'A. Albifrons vis-à-vis de six polluants. Ce nouveau procédé permet la détection en moins de 35 minutes de: 35 g/l de cyanure, 1 mg/l de phénol, 500 g/l d'atrazine, 1 mg/l de trichloréthylène, 2,7 mg.l de chrome (vi) et une gamme de 1,9 a 18,4 mg/l de gazole. Des problèmes concernant la fiabilité et la crédibilité des informations collectées ainsi que la variabilité des réponses exploitées sont aussi considérés. Enfin, des hypothèses sont proposées pour expliquer les modes d'action toxiques sur la capacité électrogène d'A. Albifrons.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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