Étude de la biodisponibilité et de la toxicité de polluants chimiques à risque dans les sédiments aquatiques vis-à-vis des premiers stades de développement d’un poisson modèle, Oryzias latipes

Biodisponibility and toxicity of sediment-bound pollutants in early life stages of a model fish, Oryzias latipes

• Auteur / Autrice : Iris Barjhoux
• Direction : Jérôme Cachot, Magalie Baudrimont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie et écotoxicologie
• Date : Soutenance le 19/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Budzinski, Thierry Burgeot, Séverine Jean-Dupuy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Cousin, Jeanne Garric

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments contaminés

Mots clés libres

Sédiment

Test de toxicité embryo-larvaire

Medaka japonais

Hap

Métaux

Expression génique

Tératogénicité

Sediment

Fish embryo-larval toxicity assay

Japanese Medaka

Pah

Heavy metals

Gene expression

Teratogenicity

Résumé

Les sédiments agissent comme de véritable puits pour certains polluants organiques persistants et métaux représentant ainsi une source de contamination secondaire pour les milieux aquatiques. Dans ce contexte, un test embryo-larvaire utilisant le Medaka japonais (Oryzias latipes) a été développé afin d’évaluer la toxicité des polluants fixés aux particules sédimentaires. Le bioessai consiste à maintenir les embryons de Medaka en contact direct avec le sédiment durant tout leur développement embryonnaire puis à évaluer les effets létaux et sublétaux induits au niveau phénotypique et moléculaire chez les embryons et larves exposés. Tout d’abord, le bioessai a été appliqué à la caractérisation de la toxicité et des modes d’action de substances organiques et métalliques pures. Le pyrène et son dérivé, le méthylpyrène, se sont avérés fortement tératogènes avec un spectre de malformations rappelant le syndrome de la maladie du sac bleu. L’étude du profil d’expression génique a révélé la perturbation de certains processus cellulaires notamment la voie AhR, le métabolisme mitochondrial et la voie de signalétique et de métabolisation des rétinoïdes. Le cuivre et le cadmium ont induit de nombreuses malformations squelettiques et cardio-vasculaires, des dommages à l’ADN ainsi que l’altération de l’expression de gènes impliqués dans le métabolisme mitochondrial, la régulation du cycle cellulaire et la réparation de l’ADN. Enfin, le bioessai a été appliqué à l’évaluation du potentiel toxique de sédiments naturels du système Lot-Garonne et du Bassin d’Arcachon. L’ensemble des sédiments testés a montré un large spectre d’effets tératogènes et seuls quelques-uns ont conduit à des effets létaux. Par ailleurs, l’expression plusieurs gènes impliqués dans le métabolisme mitochondrial, la voie AhR, le contrôle du cycle cellulaire, la réparation de l’ADN et la détoxication des métaux a été modifiée lors de l’exposition à certains sédiments contaminés de la zone d’étude.

Aquatic sediments act as real sink for numerous anthropogenic chemicals such as persistent organic pollutants and heavy metals as well as a secondary contamination source. In this context, a fish embryo-larval assay was developed using the Japanese Medaka (Oryzias latipes) as a test organism to evaluate de toxicity of particle-bound contaminants. In this aim, fish embryos are kept in direct contact to sediment during their whole embryonic development and induced lethal and sub-lethal effects are measured at the phenotypical and molecular levels. This test was first applied to the toxicity evaluation and modes of action characterization of organic and metallic single compounds. Pyrene and its alkylated derivative, methylpyrene, revealed a high teratogenic potency inducing developmental deformities similar to the blue sac disease syndrome. Gene expressions response pattern using RT-PCR method highlighted the alteration of several cellular process including AhR pathway, mitochondrial metabolism and retinoids signaling and metabolism pathways. Copper and cadmium mainly induced numerous skeletal and cardiovascular injuries, DNA damage as well as modifications of gene expression involved in mitochondrial metabolism, DNA damage repair and cell cycle regulation. Finally, the Medaka embryo-larval assay was applied to analyze the toxic potential of natural sediments form the Lot-Garonne system and the Arcachon bay. All tested sediments showed a wide range of teratogenic effects but only few of them revealed to be acutely toxic. Moreover, the expression of several genes involved in mitochondrial metabolism, AhR pathway, cell cycle arrest, DNA repair and heavy metals detoxication proved to be modified in the presence of some contaminated sediments from the studied area.