Valorisation des gastéropodes marins en écotoxicologie par l’étude de leur diversité génétique et leurs réponses aux perturbations environnementales

Valorization of marine gastropods in ecotoxicology by studying their genetic diversity and their responses to environmental disturbances

• Auteur / Autrice : Mariem Zaidi
• Direction : Vincent Leignel, Habib Ayadi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine. Ecotoxicologie
• Date : Soutenance le 17/06/2022
• Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec Université de Sfax. Faculté des sciences
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie des Organismes, Stress, Santé, Environnement (Le Mans) - Biologie des Organismes- Stress- Santé- Environnement [Le Mans Université] / BiOSSE
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Leignel, Habib Ayadi, Amélie Châtel, Zaher Drira, Amel Hamza-Chaffai, Jasmine Nahrgang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Imed Messaoudi, Marc Pagano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction gène-environnement

Détoxication

Indicateurs biologiques

Indicateurs de la qualité de l'eau

Mer -- Pollution par les métaux

Littorines

Patelles

Mots clés libres

Gastéropodes marins

Métaux trace

Enzymes antioxydantes

Variabilité génétique

Patelles

Littorines

Tunisie

France

Marine gastropods

Trace metals

Antioxydant enzymes

Genetic variability

Limpet

Common periwinkle

Tunisia

France

Résumé

L’étude de l’impact des pollutions anthropiques sur les organismes vivants est devenue un enjeu social majeur. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse a été d’évaluer l’utilisation des gastéropodes de type patelles (Patellogastropoda) et littorines (Caenogastropoda) comme organismes indicateurs de la qualité de leur environnement marin. Trois espèces ont été incluses dans ce travail : deux espèces de patelles (Patella caerulea, patelle méditerranéenne ; P. vulgata, patelle d’Atlantique) et une espèce de littorine (Littorina littorea, bigorneau commun). La variabilité génétique de ces espèces a été appréhendée par l’usage des marqueurs génétiques (ADNmt : COI, D-Loop ou ADNr : ITS) afin de comprendre comment s’effectuent les réseaux d’interconnexion entre différentes populations. Cette étape a permis de mettre en évidence l’homogénéité génétique de ces espèces le long de leurs aires de répartition. Une légère différenciation génétique du Nord au Sud en Atlantique est observable pour L. littorea et P. vulgata tandis que P. careulea est sans structuration génétique en Méditerranée (ceci pourrait être notamment expliqué par les courants marins assurant une large dispersion des stades larvaires). Une approche écotoxicologique in situ sur la patelle méditerranéenne (P. caerulea) prélevée le long des côtes tunisiennes [Nord au Sud : Cap Bon (CB), Chebba (C), Kerkennah (K) et Gabès (G)] a été réalisée en déterminant l’accumulation de métaux (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb et Zn) dans l'eau et dans les tissus des patelles, en évaluant les réponses enzymatiques biochimiques antioxydantes (CAT, SOD, GPx) et la péroxydation lipidique (MDA). L’étude a montré un gradient de contamination métallique croissant du Nord vers le Sud (les stations ont été classées comme suit : CB<C<K<G) illustrée également par une variation inter-sites du taux de métaux dans les tissus de P. caerulea et au niveau des taux de réponses antioxydantes. Une approche écotoxicologique ex situ (en laboratoire) a été développée sur les modèles Atlantique (P. vulgata, L. littorea) pour estimer leurs sensibilités aux métaux (aluminium, plomb) lors de contamination aigüe (96h) en définissant leurs courbes dose/réponse et leurs niveaux de réponses enzymatiques antioxydantes lors d’intoxication à EC30 (96h). Les résultats ont révélé une sensibilité plus forte de P. vulgata aux métaux testés que pour la littorine. Cette différence pourrait s’expliquer par la présence d’un opercule chez la littorine jouant le rôle potentiel de tissu d’accumulation de polluants et permettant aussi à l’animal de se protéger dans sa coquille (minimisant le contact avec les métaux). De plus, les deux espèces testées pourraient présenter une efficacité de mécanisme de détoxication. En conclusion, ce travail montre que les gastéropodes marins, modèle écologiquement intéressant car assurant plusieurs fonctions (brouteur, carnivore, détritivore), et entrant dans l’alimentation humaine, peuvent être de bons indicateurs de la présence de pollution métallique mais que des différences de sensibilité existent selon les espèces utilisées notamment si l’espèce présente un opercule ou pas.

The study of the impact of anthropogenic pollution on living organisms has become a major social issue. In this context, the objective of this thesis was to evaluate the use of gastropods such as limpets (Patellogastropoda) and periwinkles (Caenogastropoda) as indicator organisms of the quality status of their marine environment. Three species were included in the present study: two species of limpets (Patella caerulea, Mediterranean limpet; P. vulgata, Atlantic limpet) and one species of periwinkle (Littorina littorea, common periwinkle). The genetic variability of these species has been assessed by investigating genetic markers (mtDNA: COI, D-Loop or rDNA: ITS) in order to understand how the interconnection networks between different populations are carried out and to evaluate whether distinct genetic variability patterns may exist between different populations. This step made it possible to highlight the genetic mixture and homogeneity of these species along their native distribution areas. A slight genetic differentiation from North to South in the Atlantic is observable with L. littorea and P. vulgata while P. careulea didn’t show any genetic structuring in the Mediterranean (this could be explained in particular by the role of marine currents in the dispersal and passive transportation during the larva stages). An in situ ecotoxicological approach on the Mediterranean limpet (P. caerulea) sampled along the Tunisian coasts [from North to South : Cap Bon (CB), Chebba (C), Kerkennah (K) and Gabès (G)] was carried out by assessing the accumulation of metals (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb and Zn) in the water and in the tissues of limpets and by evaluating the antioxidant enzymatic responses (CAT, SOD, GPx) and lipid peroxidation (MDA). The study showed a gradient of metal contamination increasing from North to South (the stations were ranked as follows: CB<C<K<G)illustrated by an inter-site variation in concentrations of metals in the tissues of P caerulea and levels of antioxidant responses. An ex-situ (in laboratory) ecotoxicological approach has been developed on Atlantic models (P. vulgata, L. littorea) to estimate their sensitivities to metals (aluminum, lead) during acute contamination (96h) by defining their dose/response curves and their levels of antioxidant enzymatic responses during intoxication at EC30 (96h). The results revealed a stronger sensitivity of P. vulgata to the studied metals compared to L. littorea. This difference could be explained by the presence of an operculum in periwinkles playing the potential role of pollutant accumulation tissue and also allowing the animal to protect itself in its shell (minimizing contact with metals). In addition, the two species tested could present an efficiency of detoxification mechanism. In conclusion, this work shows that marine gastropods, an ecologically relevant model because they perform several functions (grazer, carnivore, detritivore), and enter into human consumption, can be good indicators of the presence of metal pollution but that differences in sensitivity exist depending on the species used specially if the species has an operculum or not.