Un biomarqueur de génotoxicité chez Gammarus fossarum : développement, signification fonctionnelle et application au milieu naturel

A biomarker of genotoxicity in Gammarus fossarum : development, functionnal significance and enrinnemental assessment

• Auteur / Autrice : Emilie Lacaze
• Direction : Alain Devaux, Olivier Geffard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecotoxicologie, Biodiversité, Ecosystèmes
• Date : Soutenance le 14/01/2011
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIEBE - Laboratoire Interactions Ecotoxicologie Biodiversité Ecosytèmes - UMR 7146
• Jury : Président / Présidente : Paule Vasseur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gerhardt Almut, Awadesh Jha, Laurent Lagadic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Invertébrés d'eau douce

Toxicologie génétique

Marqueurs biologiques

Mots clés libres

Génotoxicité

Test Comet

Gammarus fossarum

Milieu dulçaquicole

Résumé

Les substances génotoxiques ont la capacité d'altérer l'intégrité de l'ADN, support biochimique de l'hérédité et présentent un risque mutagène et tumorigène avéré pour de nombreuses espèces. Dans le milieu aquatique, les invertébrés sont d'une importance capitale pour le bon fonctionnement de l'écosystème, mais très peu d'outils sont disponibles pour évaluer la génotoxicité chez ces espèces. Pourtant, les nouvelles obligations réglementaires telles que la Directive Cadre Européenne acceptée en 2000, vont de pair avec le développement d'outils sensibles, fiables et précoces à même de proposer un diagnostic robuste de la qualité biologique des écosystèmes. Dans ce contexte, ce travail de thèse a porté sur le développement, la validation, l'interprétation et l'application au milieu naturel d'un biomarqueur de génotoxicité chez une espèce sentinelle du milieu dulçaquicole, le gammarus fossarum. Ces travaux sont à notre connaissance la première évaluation de la génotoxicité chez un crustacé d'eau douce d'intérêt écologique, par le test Comet. L'aspect novateur de ce travail repose sur la mise en évidence d'une relation entre endommagement de l'ADN des spermatozoïdes et succès reproducteur. En s'appuyant sur un protocole standard, nous avons établi une valeur de référence tenant compte de la variabilité spatio-temporelle de la réponse du biomarqueur, ainsi qu'un seuil de dommages à l'ADN au delà duquel des effets significatifs sur la descendance sont observés. Suite aux résultats obtenus sur le terrain par des méthodes d'encagement, l'intérêt d'utiliser ce biomarqueur à vocation écologique dans un cadre d'évaluation du risque environnemental est confirmé

Genotoxicants can induce deleterious changes in DNA, the biochemical carrier of inheritance. However, aquatic invertebrates such as crustaceans still lack genotoxicity biomarkers although these species play an essential role in ecosystems. The European Water Directive Policy (2000) is aimed at a holistic approach to towards integrated water protection, in order to improve the status of aquatic ecosystems. To this end, one approach is to develop and validate biomarkers in ecologically relevant species. In this perspective, the objectives of the present work were to develop, to validate, to study the ecological significance of a genotoxicity biomarker in the freshwater species gammarus fossarum and finally to assess it in the field. This is to our knowledge the first genotoxicity assessment in an ecologically relevant freshwater crustacean, using the comet assay. The novelty of our approach was to evaluate the consequences of the sperm DNA damage on reproduction, a crucial biological function. Taking into account biotic and abiotic factors, a robust reference value in gammarus fossarum spermatozoa DNA damage has been established. Then, a relationship bridging the biomarker response measured in spermatozoa and its consequences on reproduction has been shown enabling the establishment of a DNA damage threshold level leading to significant consequences for the reproduction and possibly subsequent population dynamics. Our work clearly demonstrated that DNZ damage in gammarus fossarum spermatozoa is an accurate and relevant biomarker for environmental risk assessment