Effets du cuivre sur le métabolisme du calcium et les mécanismes de détoxifications chez les bivalves dulcicoles Anodonta

Effects of copper on calcium metabolism and detoxification mechanisms in freshwater bivalve species of ''Anodonta

• Auteur / Autrice : Olivier Santini
• Direction : Paule Vasseur, Hartmut Frank
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, biodiversité et écosystèmes
• Date : Soutenance le 13/06/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Universität Bayreuth
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIEBE - Laboratoire Interactions Ecotoxicologie Biodiversité Ecosytèmes - UMR 7146
• Jury : Président / Présidente : Britta Planer-Friedrich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Cossu-Leguille, Konrad Dettner, Jouni Taskinen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homéostasie

Détoxication

Cuivre

Anodontes

Effets du cuivre

Calcium -- Métabolisme

Mots clés libres

Homéostasie du calcium

Cuivre

Bivalves dulcicoles Anodonta

Phytochélatines

Résumé

Le Cuivre (Cu) appartient aux métaux majeurs contaminant les écosystèmes dulcicoles européens. Les bivalves sont des filtreurs qui bioaccumulent fortement les métaux lourds comme le Cu, lequel, en excès cause de graves troubles métaboliques, et physiologiques. Le but de cette thèse est d'étudier les mécanismes de toxicité et de détoxication du cuivre chez Anodonta cygnea et Anodonta anatina, bivalves largement répandus dans les eaux continentales. L'effet du Cu a d'abord été étudié sur le transport cellulaire du calcium (Ca). Le Ca intervient dans de nombreux processus biologiques et le métabolisme calcique est connu pour être perturbé par le Cu chez les mollusques. L'inhibition par le Cu de l'activité de la Ca2+-ATPase de la membrane plasmique (PMCA) a été observée après 4 jours d'exposition. La récupération totale de l'activité enzymatique a été notée dans les reins et les branchies, après 7 jours d'exposition à concentration environnementale, mais pas à plus forte concentration. L'inhibition des PMCA pourrait entraîner des perturbations de l'osmorégulation et de la réabsorption rénale du calcium chez les moules et conduire à une carence. La récupération de l'activité enzymatique suggère l'induction de mécanismes de détoxications. Les composés riches en thiol, impliqués dans l'homéostasie et la détoxication des métaux ont donc été étudiés dans une seconde étape. Nos résultats montrent la présence d'un peptide riche en cystéine, différent du glutathion, et détecté dans la glande digestive et les branchies des bivalves exposés ou non au Cu. Ce peptide, augmente significativement dans les branchies, après exposition au Cu suggérant son implication dans sa détoxication

Copper (Cu) belongs to the major metals causing environmental contamination in European fresh water ecosystems. Filter feeding bivalves have a high bioaccumulation potential for heavy metals as Cu, which at high concentration can cause serious metabolic, physiological impairments. The objectives of this thesis are to acquire knowledge about toxic effects and detoxification mechanisms of Cu in Anodonta cygnea and Anodonta anatina, two mussels species widely distributed in continental waters. Because calcium (Ca) plays a fundamental role in numerous biological processes, Cu effect was studied first on cellular calcium transport which is known to be disturbed by Cu in molluscs. In a second step, investigations have been carried out on Cu detoxification mechanisms by thiol compounds known to be involved in homeostasis of essential trace metals and in metals cell detoxification. Cu inhibited plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) activities upon 4 days of exposure was obtained. Total recovery was observed at day 7 in kidneys and gills under exposure to environmental Cu concentration but not at higher level of exposure. PMCA inhibition may entail disturbance of osmo-regulations and calcium renal re-uptake in mussels and lead to continuous under-supply of Ca. Recovery of the enzyme function suggests that metal-detoxification is induced. Our results showed the presence of a cysteine-rich peptide different from glutathione, detected in the digestive gland and the gills from controls and Cu exposed bivalves. This peptide, observed in absence of metal exposure in both organs, increased significantly in gills after Cu exposure suggesting its implication in Cu detoxification mechanisms