Développement de biomarqueur Sentinelle en réponse à la pollution aquatique à partir de l'expression de protéines de phénotype ''Multidrug Resistance'' dans les érythrocytes de la truite Salmo trutta fario

Sentinel biomarker development from the Multidrug Resistance proteins expression in Salmo trutta fario erythrocytes in response to aquatic pollution

• Auteur / Autrice : Emeline Valton
• Direction : Mahchid Bamdad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire et Cellulaire
• Date : Soutenance le 19/10/2012
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Jury : Président / Présidente : Christian Amblard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Montuelle, Pierre-Yves Robidoux, Pierre Gres
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Montuelle, Pierre-Yves Robidoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Glycoprotéine P

BCRP (protéine)

Pollution de l'eau -- Mesure

Effets de la pollution de l'eau

Truites

Mots clés libres

Protéines « Multidrug Resistance »

Salmonidae

Salmo trutta fario

Erythrocytes

Pollution aquatique

Biomarqueur sentinelle

Multidrug Resistance proteins

Salmonidae

Salmo trutta fario

Erythrocytes

Aquatic pollution

Sentinel Biomarker

Résumé

La pollution croissante des milieux aquatiques nécessite la mise au point de nouvelles technologies permettant d’optimiser la surveillance de la qualité de l’eau. Dans ce contexte, nous avons développé un biomarqueur de susceptibilité du degré de la pollution globale des milieux aquatiques intitulé « Sentinelle ». Le principe du biomarqueur Sentinelle est basé sur le niveau de coexpression de deux protéines « Multidrug Resistance » (MDR), la protéine ABCG2-like et la P-gp, dans les érythrocytes de la truite Salmo trutta fario. Le biomarqueur sentinelle a été validé en conditions in vitro grâce au développement des cultures primaires d’érythrocytes de truite. Après l’exposition des globules rouges de truites à des concentrations croissantes d’un polluant modèle, le Benzo-a-pyrène, l’expression de la protéine ABCG2-like et de la P-gp augmente d’une manière dose dépendante. Le biomarqueur Sentinelle a ensuite été validé en milieu naturel sur des truites fario en provenance de différents cours d’eau d’Auvergne. En milieu naturel, les deux protéines MDR sont exprimées différemment dans les érythrocytes de truites fario selon le degré de contamination du cours d’eau. En effet, dans une rivière où la pollution est faible voire nulle, seule la protéine ABCG2-like est exprimée, alors que dans une rivière présentant une contamination plus importante, la P-gp et l’ABCG2-like sont toutes les deux coexprimées par une réponse de type relais. Les expériences menées en conditions in vitro et en milieu naturel, laissent supposer que la protéine ABCG2-like assure une fonction de garde alors que la P-gp assurerait une fonction de protection défensive. En conséquence, selon le niveau d’expression de la protéine de garde et de la protéine de défense, le degré de contamination de la rivière pourrait être évalué. L’intérêt de l’utilisation du biomarqueur Sentinelle a aussi été validé sur des Salmonidés en provenance de pisciculture. Ce nouvel outil biologique apporte des informations plus intégratives et plus précoces sur la qualité des milieux aquatiques, informations essentielles pour une meilleure gestion des ressources en eau.

Increasing aquatic pollution requires the development of new technologies for to optimize the monitoring of water quality. In this context, we have developed a “biomarker of susceptibility” designating the degree of global pollution in aquatic medium, entitled ''Sentinel''. The Sentinel biomarker is based on the co-expression level of two major ''Multidrug resistance'' (MDR) proteins, such as ABCG2-like protein and P-gp, in erythrocytes of brown trout’s in response to aquatic pollution. After developing a primary erythrocyte culture, the Sentinel biomarker was validated in a controlled medium. Trout erythrocytes exposure to increasing concentrations of Benzo-a-pyrene, a model pollutant, induced an increase expression of ABCG2-like protein and P-gp by a dose-dependent response. The Sentinel biomarker was then developed in a natural environment, using the erythrocytes of brown trout collected from the various rivers located in the Auvergne region of France. In the natural environment, both MDR proteins are differentially expressed in the erythrocytes of brown trout depending on the degree of contamination of rivers. Indeed, wild brown trout erythrocytes in an uncontaminated river, expressed only the ABCG2-like protein, whereas, in a river presenting a higher contamination, P-gp and ABCG2-like were both coexpressed with a relay response. Experiments in vitro conditions and natural environment, suggest that ABCG2-like protein acts as a vanguard protective protein, in complement to P-gp which acts as a “defensive” protective protein. Consequently, according to the expression level of the vanguard and defense proteins, the degree of contamination of the river could be evaluated. The use advantage of the Sentinel biomarker has also been validated on Salmonidae erythrocytes form farmed fish. This new tool provides biological information more early and integrative on the quality of aquatic environments. These informations are essential for better management of water resources.