PROtéome de Stress chez une Espèce sentinelle : recherche de nouveaux marqueurs pour la surveillance environnementale

Stress proteome in sentinel species : search for new environmental biomarkers

• Auteur / Autrice : Aimie Le Saux
• Direction : Béatrice Rocher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - Populations - Intéractions
• Date : Soutenance le 18/10/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Stress environnementaux et biosurveillance des milieux aquatiques (Reims, Marne ; Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Odile Tresse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Geret, Franck Le Foll, Claudia Wiegand
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Florence Geret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéomique

Résistance au stress

Changements climatiques -- Adaptation

Homéostasie

Mytilus

Mots clés libres

Homéostasie protéique

Adaptations

Mytilus

Dreissena

Protein homeostasis

Tolerance

Résumé

Les organismes aquatiques sont capables de répondre de manière adaptative aux effets toxiques des contaminants chimiques présents dans l’eau. L’étude qualitative de ces réponses est encore plus cruciale dans un contexte de changements climatiques. La recherche de biomarqueurs en écotoxicologie constitue une clé pour développer des outils pour la surveillance environnementale. Dans ce contexte, la protéomique sur des espèces sentinelles bivalves, telles que les moules marines du genre Mytilus et les moules dulcicoles du genre Dreissena, est une approche ouverte qui amène des connaissances nouvelles sur les mécanismes moléculaires et cellulaires mis en jeu dans les réponses au stress. Une exploitation bioinformatique de données de protéomique déjà acquises a été réalisée en utilisant les résultats issus d’une série d’expériences de stress chimiques et/ou thermiques. La stratégie a été de recribler et croiser les données acquises afin de recenser les protéines impliquées de façon récurrente. Ce travail a été complété par une analyse bibliographique qui a amené une sélection de candidats. De façon attendue, ont été mis en avant i. l’implication des protéines chaperonnes intervenant dans le recyclage, le repliement et le maintien des conformations des protéines, ii. des acteurs associés à la dynamique du cytosquelette, iii. des enzymes impliquées dans le maintien de la production d’ATP et enfin, iv. des molécules participant à l’équilibre redox de la cellule. Ces travaux ont mis en évidence des candidats avec un fort potentiel biomarqueur, parmi lesquels : la protéine 14-3-3-ε, la Heat Shock Protein 40, la Major Vault Protein et la phosphoénolpyruvate carboxykinase. De plus, des protéoformes partielles ont été révélées ; leur importance comme marqueur de stress a été discutée. Ce travail représente une étape préalable au développement de nouveaux biomarqueurs. Les candidats proposés devront faire l’objet d’une étude plus approfondie.

Aquatic organisms are able to adapt to the toxic effects of chemical contaminants in the water. The qualitative study of these responses is even more crucial in a climate change context. The search for biomarkers in ecotoxicology is key to developing tools for environmental monitoring. In this context, proteomics on sentinel bivalve species, such as marine mussels (genus: Mytilus) and freshwater mussels (genus: Dreissena), represent an open approach providing new knowledge on the molecular and cellular mechanisms involved in stress responses. A bioinformatic exploitation of previously acquired proteomic data was performed using results from a series of chemical and/or thermal stress experiments. The strategy was to recombine and cross-reference the acquired data in order to identify recurrent proteins. This work was completed by a literature review which led to a selection of candidates. As expected, i. chaperone proteins involved in the recycling, folding and maintenance of protein conformations, ii. cytoskeleton dynamics facilitators, iii. enzymes involved in the maintenance of ATP production and finally, iv. proteins involved in the cell redox balance were in the forefront. This work has highlighted candidates with a strong biomarker potential, e.g.: 14-3-3-ε Protein, Heat Shock Protein 40, Major Vault Protein and Phosphoenolpyruvate carboxykinase. In addition, partial proteoforms were revealed; their importance as stress markers was discussed. This work represents a preliminary step for developing new biomarkers, therefore, the proposed candidates will need further study before field application.