GAMETOX - Gamétogénèse et qualité des gamètes chez la moule zébrée Dreissena polymorpha.

par Gabrielle Magniez

Projet de thèse en Sciences - STS

Sous la direction de Alain Geffard.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (SEBIO) Unité de Recherche Interactions Animale-Environnement (IAE) (laboratoire) depuis le 10-09-2013 .


  • Résumé

    Parmi les contaminants déversés dans l'environnement aquatique, nombre d'entre eux sont suspectés de perturber les capacités de reproduction des organismes, mettant ainsi en péril la pérennité des espèces au sein des écosystèmes. La compréhension et la prédiction de leur potentialité à modifier la capacité de reproduction des individus par le biais d'atteintes directes ou indirectes sur les gonades font partie des voies de recherche primordiales actuelles. Si de nombreuses études en écotoxicologie aquatique se sont focalisées sur le modèle poisson, l'incidence des contraintes environnementales sur la physiologie de la reproduction des mollusques bivalves d'eau douce reste mal connue; notamment chez la moule zébrée, Dreissena polymorpha, utilisée comme espèce sentinelle dans l'évaluation de la qualité biologique des écosystèmes aquatiques. Le projet de thèse a pour objectif 1/ d'étudier le cycle de la gamétogénèse chez la dreissène et 2/ de comprendre dans quelle mesure la gamétogénèse des individus peut être perturbée par la contamination chimique des milieux en exposant notamment les organismes à différentes périodes de leur maturité sexuelle (au début, à la fin ou durant tout le cycle gamétogénique), et quelles sont les conséquences de la perturbation sur la qualité des gamètes émis par les individus exposés. L'originalité du projet de thèse tient dans un premier temps dans son approche de l'étude de la spermatogénèse par cytométrie en flux. Cette technique permet une analyse sensible et rapide des différentes populations cellulaires spermatiques sur la base de leur contenu en ADN (passage de spermatogonies diploïdes à des spermatozoïdes haploïdes). La ploïdie des cellules germinales femelles ne variant pas au cours de l'ovogénèse chez les espèces à reproduction externe comme la dreissène, le cycle reproducteur des femelles est suivi uniquement par l'analyse histologique des gonades. L'initiation de la gamétogénèse, la prolifération et la différenciation des stades immatures déterminent la quantité et la qualité des gamètes produits et conditionnent ainsi le succès reproducteur des individus. Le second axe visant à déterminer la « qualité » des gamètes, notamment par une approche multi-marqueurs, constitue l'autre aspect original du projet de thèse. Une attention particulière est portée à l'intégrité de l'ADN des spermatozoïdes, qui contrairement aux ovocytes est limité dans sa capacité de réparation des dommages, et qui peut entrainer des anomalies dans le développement embryo-larvaire des descendants. Les dommages à l'intégrité du génome sont déterminés par le test des comètes. Le transfert de l'information génétique à la génération suivante nécessite également un bon fonctionnement physiologique des spermatozoïdes, leur permettant la fécondation avec l'ovule. L'activité mitochondriale et l'intégrité acrosomiale des spermatozoïdes qui conditionnent respectivement leur mobilité et leur capacité à féconder l'ovule sont évaluées par cytométrie en flux. Les données recueillies par le projet de thèse (intitulé GAMETOX) en association avec le projet TRECOPOLEM actuellement en cours et qui a pour objectif de comprendre l'incidence de la contamination chimique sur le développement embryo-larvaire de la dreissène, pourront être utilisées dans le cadre de diagnostics environnementaux afin de faire le lien entre les perturbations des capacités de reproduction des individus et leur impact populationnel éventuel.

  • Titre traduit

    Gametogenic cycle and gametes quality in zebra mussel, Dreissena polymorpha


  • Résumé

    Among the contaminants discharged into the aquatic environment, many of them are suspected to disrupt the reproductive capacity of organisms, thereby threatening the survival of species in ecosystems. The understanding and the prediction of their potentiality to change the reproductive capacity of individuals by way of direct or indirect attacks on gonads are part research primordial approaches currently. Whether a lot of aquatic ecotoxicologic researches were focus on fish model, the impact of environmental constraints on reproductive physiology on freshwater bivalve molluscs stay little known, especially in zebra mussel, Dreissena polymorpha, which is used as sentinel species in evaluation of biologic quality of aquatic ecosystems. The thesis project aims to 1/ study the gametogenic cycle in zebra mussel and 2/ understand how the gametogenic cycle of individuals may be disturbed by environmental chemical contamination by exposition of organisms at different periods of their sexual maturity (at the beginning, at the end or throughout the gametogenic cycle), and what are the consequences of the perturbation on gametes quality emitted by exposed individuals. The originality of the thesis project results, in a first time, in its approach of the spermatogenesis study using flow cytometry. This technique allows a sensitive and fast analysis of different spermatic cell populations based on DNA content (passage diploid spermatogonia to haploid sperm cells). The ploidy of germ female cells not varying during oogenesis in species with external reproduction as in zebra mussel, the female reproductive cycle is only studied by histological analysis of gonads. The initiation of the gametogenic cycle, the proliferation and the differentiation of immature stages determine the quantity and the quality of produced gametes and thus determine the reproductive success of individuals. The second axis aims to determine the gamete “quality”, especially by a multi-marker approach, is the other original aspect of the thesis project. A particular attention is focused on the DNA integrity in sperm cells, which counter to oocytes, is limited in its capacity to repair damage and this process may cause abnormalities in the embryo-larval development of the offspring. The damage of the genome integrity is determinated using the comet assay. The transfer of genetic information to the next generation requires also a good physiological operation of spermatozoa, allowing their fertilization with egg. The mitochondrial activity and acrosome integrity of sperm cells that affect respectively their mobility and their capacity to fertilize ovule are evaluated by flow cytometry. Data collected by this thesis project called GAMETOX in association with TRECOPOLEM project, which aims to understand the impact of chemical contamination on embryo-larval development of zebra mussel, may be used in the context of environmental diagnosis to make the connection between the disruption of reproductive capacity of individuals and their potential population impact.