Effets de nanomatériaux chez deux espèces de bivalves le long d'un gradient de salinité : approches intégrées physiologiques et moléculaires

Effects of nanomaterials on two estuarine and freshwater bivalves according to a salinity gradient : integrated physiological and molecular approaches

• Auteur / Autrice : Vanessa Koehle-Divo
• Direction : Laure Giamberini, Sandrine Pain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, biodiversité, écosystèmes
• Date : Soutenance le 20/09/2019
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Mouneyrac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Giamberini, Sandrine Pain, Frédéric Silvestre, Eric Pinelli, Mélanie Auffan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Silvestre, Eric Pinelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Expression génique

Risques écotoxicologiques

Biologie moléculaire

Effets de la pollution

Bivalves

Toxicologie

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanomatériaux (NM)

Corbicula fluminea

Scrobicularia plana

Micro-mésocosmes

Dioxyde de cérium (CeO2)

Oxyde de cuivre (CuO)

Biologie moléculaire

Nanomaterials (NM)

Corbicula fluminea

Scrobicularia plana

Micro-mesocosms

Cerium dioxyde (CeO2)

Copper oxyde (CuO)

Molecular biology

Résumé

Les nanotechnologies sont en plein essor et mènent à l’incorporation de nanomatériaux manufacturés (NMM) dans les produits d’usage courant. La synthèse de NMM et l’utilisation des produits en contenant conduit au rejet dans l’environnement de NMM pour lesquels le risque n’est pas encore connu. Les propriétés physico-chimiques particulières des NMM rendent difficile l’évaluation de leur toxicité qui reste encore actuellement non complétement élucidée. Cette thèse est intégrée au projet ANR NanoSalt (2013 - 2017) et vise à évaluer le devenir et les effets de NMM de dioxyde de cérium et d’oxyde de cuivre sur deux espèces de bivalves représentatives des eaux douces (Corbicula fluminea) et des eaux marines (Scrobicularia plana). Les organismes ont été exposés à des concentrations réalistes de ces NMM à différentes étapes de leur cycle de vie et ce, à travers la mise en place d’expositions de plus en plus proches des conditions environnementales (micro- et mésocosmes). Actuellement, très peu d'études de nanotoxicologie ont adopté une approche de biologie moléculaire pour évaluer et comprendre les effets des NMM chez les invertébrés, particulièrement chez les espèces non séquencées. Un des objectifs de la thèse était d’utiliser l'approche de qPCR pour évaluer la perturbation de l’expression de gènes par les NMM. Ce travail a permis de déterminer le devenir et le comportement des NMM dans les différentes conditions d’exposition. L’évaluation des effets des NMM a été réalisée à différents niveaux biologiques (moléculaire, cellulaire, individuel). L’utilisation d’outils de statistiques multivariées s’est révélée particulièrement utile pour analyser les variations d’expression des nombreux gènes ciblés. L’approche multi-marqueurs sur plusieurs niveaux biologiques a permis l’intégration d’un grand nombre de données qui a généralement permis de départager les effets des différentes formes de NMM.

Nanotechnology is constantly evolving and leads to the incorporation of engineered nanomaterials (ENM) into daily commercial products. The synthesis of ENM and the use of products containing those ENM leads to their release in the environment but the risk of ENM is not yet known. The particular physico-chemical properties of ENM makes the evaluation of their toxicity particularly difficult and still not completely solved now. This thesis is integrated to the ANR NanoSALT (2013-2017) and aims to evaluate the fate and the effects of cerium dioxide and copper oxide ENM in two bivalve species representative of freshwaters (Corbicula fluminea) and of seawaters (Scrobicularia plana). The organisms were exposed to realistic concentrations of these ENM at different stage of their life-cycle, and through the setting up of exposure increasingly closed to environmental conditions (micro- and mesocosms). Nowadays, few nanotoxicology studies have adopted an approach of molecular biology for the evaluation and the comprehension of ENM effects in invertebrates, and more particularly in non-sequenced species. One of the objective of the thesis was to use the qPCR approach for the evaluation of the gene expression perturbation by ENM. This work allowed to determine the fate and the behavior of ENM in the different exposure conditions. The evaluation of ENM effects has been done at different biological scales (molecular, cellular, individual). The use of multivariate statistical tools has been particularly useful for the analysis of the expression variations of the targeted genes. The multi-marker approach at different biological scales allowed the integration of a lot of data, which generally allowed us to differentiate the effects of the different forms of ENM.