Evaluation des contaminations en éléments traces et leurs effets sur les stades larvaires et adulte de Paracentrotus lividus

Assessment of trace element contamination and its effects on the larval and adult stages of Paracentrotus lividus

• Auteur / Autrice : Ouafa El Idrissi
• Direction : Sylvie Gobert, Vanina Pasqualini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Biologie des Organismes - Populations - Interactions
• Date : Soutenance le 21/10/2022
• Etablissement(s) : Corte en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnement et sociéte (Corte ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université de Corse (1975-....). UMR CNRS 6134 "Sciences pour l'Environnement" (SPE)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vanina Pasqualini, Frédéric Silvestre, Hélène Thomas-Guyon, Krishna Das, Sonia Ternengo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Silvestre, Hélène Thomas-Guyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contamination

Éléments traces

Corse (France)

Paracentrotus lividus

Mots clés libres

Eléments traces

Paracentrotus lividus

Bioindicateur

Bioaccumulation

Bioessai

Trace elements

Paracentrotus lividus

Bioindicator

Bioaccumulation

Bioassay

Résumé

Les éléments traces font partis des contaminants les plus répandus dans l’écosystème marin. Au-dessus de seuils critiques, tous les éléments traces présentent un danger potentiel pouvant entraîner des perturbations à l’échelle cellulaire et individuelle, mais aussi au niveau de la population ou de l’écosystème. En Méditerranée, la Corse a longtemps été considérée comme une zone subissant de faibles pressions anthropiques. De par ses caractéristiques écologiques, sa haute tolérance aux contaminants et sa capacité à bioaccumuler des éléments traces, l’oursin violet Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) est reconnu en tant que bioindicateur. L’objectif de ce travail de thèse a consisté à mieux comprendre les variations des contaminations en éléments traces en Corse ainsi que leurs effets chez un organisme emblématique,Paracentrotus lividus. Une évaluation de la contamination en éléments traces classiques et émergents a été menée sur les gonades d’oursins. Dans ce cadre, plusieurs prélèvements en mer ont été effectués afin de déterminer les principaux éléments traces susceptibles d’être bioaccumulés par l'oursin adulte et les variations spatio-temporelles de ces contaminants. Ces travaux ont mis en évidence des régions en Corse présentant des concentrations en éléments traces plus élevées dues aux fonds géochimiques associés aux pressions anthropiques. Des variations saisonnières ont également été décelées avec des concentrations plus faibles durant la saison estivale. Ces variations sont notamment liées au cycle de reproduction de l’oursin et démontrent l’importance des facteurs biotiques dans l’évaluation des niveaux de contamination. Les analyses biochimiques des oursins adultes suggèrent que le stress oxydatif induit par les contaminations mesurées n'a pas d'impact direct sur leur santé. Les bioessais menés sur les stades larvaires de l’oursin ont permis d’évaluer les effets de différentes contaminations en éléments traces. Ces contaminations ont induit des malformations ainsi qu’un ralentissement de la croissance, voire une inhibition du développement larvaire. En parallèle, des recherches sur les réponses au stress des différents stades larvaires ont permis de souligner la grande capacité des larves à répondre au stress oxydatif, mais également l’importance des géniteurs dans les études utilisant les larves d’oursin. Ces expérimentations innovantes sont les premières à s’intéresser aux effets d’une combinaison aussi importante d’éléments traces sur l’ensemble du cycle larvaire de l’oursin. Le présent travail pourrait renforcer d’autres outils de diagnostic et de suivi de la qualité des eaux côtières en vue d’améliorer la qualité écologique des eaux marines.

Trace elements are among the most commoncontaminants in the marine ecosystem. Beyond critical thresholds, all trace elements present apotential danger that can lead to disturbances at the cellular and individual level, but also at thepopulation or ecosystem level. In the Mediterranean Sea, Corsica Island has long been considered anarea of low anthropic pressure. Due to its ecological characteristics, its high tolerance to contaminantsand its ability to bioaccumulate trace elements, the sea urchin Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816)is recognized as a bioindicator. The aim of this thesis was to better understand the variations of traceelement contamination in Corsica and their effects on an emblematic organism, Paracentrotus lividus.An assessment of the contamination of classical and emerging trace elements was conducted on seaurchin gonads. In this context, several samples were collected in order to determine the main trace elements susceptible to be bioaccumulated by the adult sea urchin and the spatio-temporal variationsof these contaminants. This research has highlighted areas in Corsica with higher trace elementconcentrations due to geochemical backgrounds associated with anthropogenic pressures. Seasonalvariations were also identified with lower concentrations during the summer season. These variationsare mainly due to the reproduction cycle of the sea urchin and show the importance of biotic factorsin the evaluation of contamination levels. Biochemical analyses of adult sea urchins suggest that theoxidative stress induced by the measured contaminations has no direct impact on their health.Bioassays performed on larval stages of sea urchins were used to evaluate the effects of several traceelement contaminations. These contaminations induced malformations and a slowing of thedevelopment. In addition, research on the stress responses of the different larval stages hashighlighted the high capacity of larvae to respond to oxidative stress, but also the importance ofspawners in studies using sea urchin larvae. These innovative experiments are the first to investigatethe effects of such important combinations of trace elements on the entire larval cycle of the seaurchin. This present work could strengthen other tools for diagnosing and monitoring coastal waterquality in order to improve the ecological quality of marine waters.