Effets de xénoestrogènes sur le système immunitaire en cours de développement du bar, Dicentrarchus labrax (L. 1758)

Impacts of exogenous estrogens on the developing immune system of sea bass, Dicentrarchus labrax (L. 1758)

• Auteur / Autrice : Frauke Seemann
• Direction : Christophe Minier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecotoxicologie - Immunotoxicologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Téléostéens

Ontogenèse

Estradiol

Perturbateurs endocriniens

Mots clés libres

17β-estradiol

Immunité innée

Immunité acquise

Résumé

La survie de la plupart des vertébrés est hautement dépendante de leur capacité à résister aux infections. Le système immunitaire (SI) comporte des cellules compétentes et des organes assurant la protection de l’organisme contre des pathogènes. Ce système protecteur, essentiel à la survie s’est avéré être sensible à des polluants environnementaux. L’environnement aquatique représente l’un des réservoirs majeurs de la pollution anthropogénique, parmi lesquels figurent les xénoestrogènes, qui sont particulièrement abondants dans les estuaires et qui miment l’hormone naturelle, le 17β-estradiol. Partie intégrante du programme de recherche européen INTERREG IV A “Determination of pertinent indicators of environmental monitoring – a strategy for Europe'' (DIESE), cette thèse avait pour objectif l’évaluation des impacts du 17β-estradiol sur le développement du SI de bars juvéniles. Cette espèce de poisson marin passe ses années larvaires et juvéniles dans les zones estuariennes et littorales, s’exposant ainsi à la pollution anthropogénique. L’impact du 17β-estradiol a été évalué au niveau moléculaire, cellulaire et de l’organe et ceci à différents stades de développement, afin de pouvoir évaluer l’intégrité du SI au cours de son développement. Des expositions en laboratoire ont été menées afin d’examiner (I) l’expression génique des récepteurs aux estrogènes et celle des cytokines, (II) les populations leucocytaires dans le rein antérieur ainsi que leur activité phagocytaire et enfin (III) la croissance du thymus et sa régionalisation en réponse à différentes concentrations d’estrogènes et durées d’exposition. Une dépuration ultérieure à l’exposition a fourni l’information concernant la potentielle compensation des effets induits par le 17β-estradiol. Les résultats abondent les connaissances sur le développement du SI du bar et mettent en lumière des phases sensibles durant sa maturation. Du 17β-estradiol exogène interfère avec le développement du rein antérieur et du thymus, exactement durant les phases critiques mises en évidence lors du développement. Une exposition commençant à 90 dph génère un élargissement du thymus et des modifications indirectes ou retardées de l’expression génique de l’interleukine-1β et du récepteur aux estrogènes α au sein du rein antérieur. L’exposition de poissons de 120 dph modifie l’expression génique du récepteur β2aux estrogènes ainsi quecelle du transforming growth factor β1 et ceci de façon concomitante à une diminution de l’activité phagocytaire dans le rein antérieur. Ces poissons de 120 dph exposés ont été capables de contrebalancer, durant la dépuration, les impacts induits par le 17β-estradiol. Ainsi la phase finale de maturation du SI est une période, caractérisée par une sensibilité particulière aux polluants estrogéniques. Les estrogènes exogènes interfèrent avec le SI durant des étapes clés du développement du rein antérieur et du thymus, modulant par la même les fonctions du SI inné du bar juvénile. Une exposition persistante à de faibles concentrations peut par conséquent donner lieu à des perturbations plus substantielles et de plus grande portée qu’une contamination de courte durée à des concentrations plus élevées. Etant donné que de nombreux effets immunotoxiques surviennent à des concentrations réellement retrouvées dans l’environnement, ces polluants peuvent menacer la santé immunologique des animaux sauvages. Cette menace s’avère plus réelle encore, puisque d’autres polluants, pouvant agir sur la santé des organismes et leur immunocompétence, sont présents simultanément dans l’environnement aquatique.

The survival of most vertebrates is highly dependent on their resistance to infections. The immune system comprises competent cells and organs to protect the organism against pathogens and death. This protective system, which is crucial for survival, was shown to be sensitive to environmental pollutants. The aquatic environment represents one of the major sinks for anthropogenic pollution, amongst them the xenoestrogens, which are highly abundant in estuaries and mimic the natural hormone 17β-estradiol. Being part of the European INTERREG IV A programme “Determination of pertinent indicators of environmental monitoring - a strategy for Europe” (DIESE), this thesis aimed at the evaluation of impacts of 17β-estradiol on the development of the immune system in juvenile sea bass. This marine fish species spends its larval and juvenile stages in estuaries and coastal areas and is thus, subject to anthropogenic pollution. The impacts of 17β-estradiol were assessed on the molecular, cellular and organ level, and this was done at different developmental stages, in order to evaluate the integrity of the immune system development. Laboratory exposure experiments were conducted to investigate (I) the estrogen receptor gene expression and the cytokine gene expression, (II) the head kidney leukocyte populations and their phagocytic activity as well as (III) the growth of the thymus and its regionalisation in response to different concentrations and exposure durations. A subsequent depuration period provided information on the potential compensation of induced impacts. The results provided new insights into the development of the sea bass immune defence and revealed sensitive phases during immune system maturation. Exogenous 17β-estradiol interferes with the head kidney and thymus development exactly during these developmentally critical phases. Exposure, beginning at 90 dph results in an enlargement of the thymus and inindirect or delayed modifications in interleukin-1β and estrogen receptor α gene expression in the head kidney. The treatment of 120 dph fish changed the estrogen receptor β2 gene expression and the transforming growth factor β1 gene expression in conjunction with a decreased phagocytic activity in the head kidney. The 120 dph fish were able to compensate the 17β-estradiol induced impacts during the depuration. Thus, the final phase of immune system maturation is a period, characterised by a particular sensitivity to estrogenic pollutants. Exogenous estrogens interfere with the immune system during key stages of the head kidney and the thymus development, thereby modulating innate immune functions of juvenile sea bass. A persistent exposure at low estrogen concentrations may therefore result in more substantial and far reaching perturbations than a short contamination period with high concentrations. Since many of the immunotoxic effects occur at environmentally relevant concentrations, these chemicals may threaten the immunological health of wild fish. Even the more so, as other pollutants that may act on the organism health and immunocompetence are present in the aquatic environment at the same time.