Impacts des contaminants inorganiques sur l'état physiologique des populations de poissons du Golfe du Lion : une approche mécanistique sur deux espèces modèles : la Sardine et la Dorade royale

par Anaïs Beauvieux

Projet de thèse en Sciences de la Mer

Sous la direction de Jean-Marc Fromentin, Fabrice Bertile et de Quentin Schull.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec MARBEC - Centre pour la Biodiversité Marine, l'Exploitation et la Conservation (laboratoire) depuis le 01-09-2020 .


  • Résumé

    Tous les océans sont aujourd'hui affectés par les activités humaines auxquelles s'ajoutent les fortes pressions liées au changement climatique. La biodiversité et les habitats composant les écosystèmes côtiers sont les premiers impactés et ont diminué de 30 à 60% dans le monde (Diaz et al. 2019a). L'augmentation de la population humaine (9,5 milliards d'habitants prévus pour 2050) et des pressions anthropiques (pêche, contaminants…) et climatiques croissantes sur les écosystèmes marins pose la question de la durabilité de l'exploitation et de la conservation de ces écosystèmes marins (Diaz et al. 2019b). L'étude de l'impact du changement global sur l'état de santé des populations marines exploitées est un sujet de recherche et d'évaluation contemporain en pleine expansion en raison des contraintes directes que le stress engendre sur la croissance, la reproduction, le système immunitaire et, in fine, le succès reproducteur de l'animal, traits d'histoires de vie clés qui régulent la dynamique des populations (Brook et al. 2008). Pour déchiffrer cette complexité, il est nécessaire d'identifier et distinguer les impacts des pressions environnementales naturelles et anthropiques, leurs conséquences immédiates sur la santé et la survie des individus, et leurs conséquences à long terme sur les populations (Portner et Farrell 2008, Doney et al. 2012). En raison de la complexité remarquable des écosystèmes naturels, les études écologiques progressent souvent par petites étapes, identifiant et testant les effets d'un petit nombre de variables sur la santé et le succès reproducteur de chaque organisme (Portner et Farrell 2008, Doney et al. 2012). Cependant, lorsque les interactions entre différents facteurs peuvent générer des effets non additifs (“effets cocktail”), les modèles basés sur un seul facteur de stress atteignent une limite: l'impact résultant de pressions environnementales indépendantes sur des organismes individuels pourrait soit dépasser (synergie) ou être en deçà (antagonisme) de leurs effets additifs attendus (Crain et al.2008, Côté et al.2016). Par conséquent, il existe un besoin urgent d'études multifactorielles où l'effet cumulatif de multiples pressions environnementales sur les organismes individuels peut être évalué (Rosa et Seibel 2008). Le présent projet de thèse vise à identifier des biomarqueurs de la qualité de l'environnement en se focalisant tout particulièrement sur l'impact des contaminants inorganiques sur les populations de poissons sauvages. Cette étude s'appuiera sur une approche de protéomique pour évaluer les risques chimiques et identifier les molécules clés des fonctions physiologiques et mécanismes de défenses impliqués dans la réponse aux contraintes de l'environnement (climatique, biogéochimique, contaminant) (Gouveia et al. 2019). Après avoir identifié un ensemble de protéine cible (Biomarqueurs), il est possible de se focaliser sur ce sous-ensemble uniquement pour obtenir une quantification précise et sélective de quelques « marqueurs sentinelles » (LC-SRM-MS, (Picotti & Aebersold 2012). Ce sujet qui s'appuie sur une approche multidisciplinaire à l'interface entre écologie, physiologie et chimie combinera des activités de terrain, des analyses en laboratoire avec des approches de modélisation statistique et mécaniste. Ces différentes approches offrent des perspectives très intéressantes pour étudier les réponses moléculaires précoces des organismes aux facteurs de stress environnementaux. Elles permettent aussi d'envisager des applications en routine pour évaluer le statut écotoxicologique d'une population, ce qui, dans le cadre de populations exploitées permet d'obtenir des informations clefs pour la gestion de la pêche; informations qui manquent actuellement cruellement, comme la crise de la sardine méditerranéenne le montre (Saraux et al. 2019).

  • Titre traduit

    mpacts of inorganic contaminants on fish physiology. A mechanistic approach on 2 emblematic species in the Gulf of Lions: the sardine and Gilthead Seabream


  • Résumé

    Today, all the oceans are affected by human activities, to which are added the strong pressures linked to climate change. The biodiversity and habitats of coastal ecosystems are the first to be affected and have decreased by 30 to 60% while offshore fisheries pressure keeps increasing (Diaz et al. 2019a). The increase in the human population (9.5 billion inhabitants planned for 2050) and increasing anthropic and climatic pressures on marine ecosystems raises the question of the sustainability of the exploitation and conservation of these marine ecosystems (Diaz et al. 2019b). The study of the impact of global change on the state of health of exploited marine populations is a subject of contemporary research and evaluation in full expansion due to the direct constraints that stress generates on growth, reproduction, immune system and, ultimately, the animal's reproductive success, key life story traits that regulate population dynamics (Brook et al. 2008). To assess this complexity, it is necessary to identify the causal relationships between environmental pressures (natural and anthropogenic), their immediate consequences on the health and survival of individuals, and their long-term consequences on the health and dynamics of populations (Portner and Farrell 2008, Doney et al. 2012). Because of the remarkable complexity of natural ecosystems, ecological studies often progress in small steps, identifying and testing the effects of a few carefully selected variables on the health and physical condition of each organism (Portner and Farrell 2008, Doney et al .2012). However, when the interactions between multiple environmental pressures can generate non-additive effects (“cocktail” effects), models based on a single stressor reach a limit: the global impact resulting from independent environmental pressures on individual organisms could either exceed (i.e. synergy) or fall short (i.e. antagonism) of their expected additive effects (Crain et al. 2008, Côté et al. 2016). Therefore, there is an urgent need for multifactorial studies where the cumulative effect of multiple environmental pressures on individual organisms can be assessed (Rosa and Seibel 2008). This thesis project aims at identifying biomarkers of environmental quality with a particular focus on the impact of inorganic contaminants on wild fish populations. Notably, this study will use a proteomics approach to assess chemical risks and identify the key molecules of physiological and defense mechanisms involved in the defensive response of organisms to environmental constraints (climatic, biogeochemical, contaminant) (Gouveia et al. 2019 ). After identifying a set of target proteins (Biomarkers), it becomes possible to focus on this subset only and assess an accurate and selective quantification of a few “sentinel markers” (LC-SRM-MS, (Picotti & Aebersold 2012). This thesis based on a multidisciplinary approach at the interface between ecology, physiology and chemistry will combine field activities, laboratory analyzes with statistical and mechanistic modeling approaches. These different approaches offer promising perspectives for studying the early molecular responses of organisms to environmental stressors. Therefore such tools may become routinely applicable to assess the ecotoxicological status of a population, on which management of fisheries rely in order to ensure sustainable socio-ecosystems exploitation (Saraux et al. 2019)