Impacts des nanoplastiques et microplastiques sur les premiers stades de vie (gamètes, embryons, larves) de l'huître creuse Crassostrea gigas

Impacts of micro- and nanoplastics on early life stages of the Pacific oyster Crassostrea gigas

• Auteur / Autrice : Kevin Tallec
• Direction : Arnaud Huvet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Claire Hellio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Huvet, Claire Hellio, Xavier Cousin, Maria João Bebianno, Pascal Favrel, Stéphanie Reynaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Cousin, Maria João Bebianno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la pollution de l'eau

Crassostrea gigas

Microplastiques

Mots clés libres

Huître

Jeunes stades de vie

Microplastiques

Nanoplastiques

Toxicité

Oyster

Early life stages

Nanoplastics

Microplastics

Impacts

Résumé

Depuis 70 ans, les débris plastiques dont la fin de vie a été négligée par les sociétés humaines s’accumulent dans les océans. L’évaluation des effets engendrés par cette contamination ubiquitaire est une préoccupation majeure, notamment au regard des micro- et potentiels nanoplastiques (MNP ; < 5 mm) du fait de leur biodisponibilité pour la plupart des organismes marins. L’objectif de cette thèse était de déterminer les effets des MNP sur les jeunes stades de vie d’une espèce ingénieure des habitats côtiers, l’huître creuse Crassostrea gigas. Les impacts des MNP sur ces jeunes stades sont apparus dépendants de la taille des particules. Le rapport surface/volume important des nanosphères de polystyrène (nano-PS ; 50 nm) a favorisé les interactions avec les gamètes et embryons, induisant une inhibition de la fécondation et de l’embryogénèse tandis que les microsphères (0,5 et 2 μm) n’ont causé aucun effet phénotypique visible. La toxicité des nano-PS est apparue dépendante de leurs propriétés de surface (e.g groupements chimiques, charge) qui dirigent leur agrégation dans l’eau de mer et les interactions avec les membranes biologiques. Les nano-PS cationiques, qui restent à l’échelle nanométrique dans l’eau de mer, sont à l’origine des effets toxiques les plus marqués. L’exposition embryonnaire à une dose non létale a notamment diminué les performances larvaires et modulé la réponse de la génération suivante à une réexposition embryonnaire. Toutefois, ces effets néfastes sont observés à des concentrations numéraires supposément non-représentatives de l’environnement actuel (la quantité de NP n’étant pas caractérisée en mer à ce jour), suggérant un risque limité des micro- et nanosphères de polystyrène sur les jeunes stades de C.gigas. Les prochaines études devront tenir compte de la complexité et de la réalité des MNP environnementaux (e.g. polymères, formes, contaminants adsorbés, concentrations) sur plusieurs générations de bivalves dans le but d’appréhender plus précisément le risque pour les écosystèmes côtiers.

For 70 years, mismanaged plastic waste accumulates in the oceans. Risk assessment of this contamination is a major concern, especially regarding micro- and presumably nanoplastics (MNP; <5 mm) which are bioavailable for most marine species. The objective of this thesis was to assess adverse effects of MNP to early life stages of the oyster Crassostrea gigas, a key engineer species in coastal ecosystems. MNP toxicity on oyster young stages depended on the particle size. The high surface area- to - volume ratio of polystyrene nanobeads (nano- PS; 50 nm) promoted their reactivity and interactions with biological membranes of gametes and embryos, leading to an inhibition of the fertilization and embryogenesis success while 0.5 and 2 μm polystyrene beads had any detectable effects. The nano-PS toxicity depended on the particle surface properties (e.g. surface functionalization and charge) which govern their aggregation in seawater and affinity with biological membranes. Furthermore, cationic nano- PS which remained at nanometric scale in seawater, had the highest toxic potential to oyster gametes and embryos. Embryonic exposure to these particles at a non-lethal dose reduced first generation larval performances and modulated larval growth at the second generation in response to the same embryonic exposure. All adverse effects were observed at supposedly unrealistic environmental concentrations (no in situ data exists on NP), suggesting low risk of polystyrene beads to oyster early life stages. Future studies will have to take into account the complexity and reality of MNP in oceans (e.g. polymer and shape diversity, concentrations, contaminants adsorption) to assess effects on bivalve species across generations in order to establish more accurately the risks for coastal environments.