Ecotoxicological study of the impact of nanomaterials on marine mussels through a high throughput screening approach

par Andrew Barrick

Thèse de doctorat en Biologie des organismes

Sous la direction de Catherine Mouneyrac et de Amélie Châtel.

Soutenue le 02-10-2018

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (COMUE) .

Le jury était composé de Laurence Murillo, Eric Pinelli, Yves-François Pouchus.

  • Titre traduit

    Etude écotoxicologique de l'impact de nanomatériaux chez la moule marine par une approche de criblage haut débit


  • Résumé

    Les nanotechnologies représentent un domaine émergent considéré comme la révolution industrielle du 21ème siècle. Les nanomatériaux manufacturés (NMs) vont se retrouver inévitablement dans l’environnement aquatique. Dans un contexte de règlementation des NMs, l’objectif est d’utiliser des approches de lecture croisée pour regrouper les NMs selon différents critères. Pour cela, l’utilisation du criblage à haut debit représente un grand interêt puisque cet outil permet de tester un grand nombre de NMs, à moindre coût. La réglementation est aussi axée sur le concept du safe(r)-by-design (SbD) dans la production des NMs. Ainsi, dans ce travail de thèse, une plateforme HTS basée sur les hémocytes de moule Mytilus edulis a été développée, permettant la mesure de paramètres de viabilité cellulaire ainsi que de l'expression des gènes. Des études de cas proposés par des industriels ont été menés en utilisant cette approche in vitro. En parallèle, une approche in vivo a été menée afin de déterminer si ces deux stratégies aboutiraient aux mêmes conclusions quant à l’aspect SbD des NMs. Par ailleurs, une large gamme de NMs a été testée afin d’établir des bases de données pour regrouper les NMs, basé sur la viabilité cellulaire des hémocytes. Ce travail démontre la pertinaence d’utiliser les approaches HTS chez M. edulis pour évaluer le risque environnemental lié aux NMs. En outre, l’expression des gènes représentent un paramétrè prometteur pour determiner les modes d’action de la toxicité des NMs. L’ensemble de ces résultats a permis de générer une base de donnée préliminaire en écotoxicologie qui pourrait être utilisée dans un contexte de réglementation des NMs.


  • Résumé

    Nanotechnology is an emerging field that is considered the industrial revolution of the 21st century. In this context, Manufactured nanomaterials (MNMs) will inevitably be released into the aquatic environment. In the objective of MNM regulation, the aim is to implement a read-across (grouping) approach based on high throughput screening (HTS) techniques as a way of quickly prescreening many MNMs in a cost-effective manner. Regulation is also focused on developing safe(r)-by-design (SbD) concept to integrate safety into the production of products. In this sense, for this work, an HTS platform on Mytilus edulis hemocytes has been developed using endpoints for cell viability as well as gene expression. Industrial case studies were investigated in in vitro testing following the HTS approach. In parallel an in vivo approach was assessed to determine if both testing strategies would come to the same conclusions on which product was SbD. In addition, a wide array of MNMs were also tested for effects on cell viability to establish a relevant database to investigate a grouping approach for MNM. This work demonstrated the relevance of using an HTS platform for M. edulis hemocytes to prescreen MNMs for environmental risk. Gene expression also provides a promising framework for investigating modes actions for MNM toxicity as well as the potential to develop adverse outcome pathways for SbD. This thesis established a preliminary database for ecotoxicology that could be implemented in a regulatory approach for NMs.


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