Développement de nouveaux biomarqueurs chez l’épinoche à trois épines pour la surveillance des masses d’eau (EPIMETABO)

Development of new biomarkers in the three-spined stickleback for the biomonitoring of water bodies

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Lebeau Roche
• Direction : Alain Geffard, Emmanuelle Vulliet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie
• Date : Soutenance le 13/05/2022
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Stress environnementaux et biosurveillance des milieux aquatiques (Reims, Marne ; Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Jehan-Hervé Lignot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Geffard, Emmanuelle Vulliet, Laurence Poirier, Florence Geret, Séverine Jean, Gaëlle Daniele, Odile Dedourge-Geffard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Poirier, Florence Geret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écotoxicologie

Diclofénac

Troubles du métabolisme

Épinoche à trois épines

Milieu aquatique

Pollution de l'eau

Poissons -- Effets de la pollution de l'eau

Mots clés libres

Polluant émergent

Métabolomique

Poisson

Épinoche à trois épines

Produit pharmaceutique

Pharmaceutical product

Métabolomics

Three-Spined stickleback

Fish

Emerging pollutant

Résumé

Ce projet de thèse s’inscrit dans le contexte de la contamination des milieux aquatiques par des polluants émergents, tels que les produits pharmaceutiques (PP), et leurs effets sur la faune aquatique. Le principal objectif était d’évaluer les perturbations métaboliques induites par le diclofénac (DCF), un anti-inflammatoire non stéroïdien (AINS) fréquemment retrouvé dans les milieux aquatiques, sur l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus), une espèce sentinelle couramment utilisée en biosurveillance. Ainsi, ce travail a contribué à l’identification de biomarqueurs potentiels pour améliorer la biosurveillance des masses d’eau, en travaillant à des concentrations réalistes d’un point de vue environnemental.Pour cela, après avoir développé une approche métabolomique non ciblée chez ce modèle, nous avons analysé les effets du DCF sur l’endométabolome de l’épinoche. Ce travail a permis de mettre en évidence des signatures métaboliques spécifiques à chaque sexe, indiquant une réponse sexe-dépendante très marquée et ainsi la nécessité de prendre en compte ce paramètre pour l’évaluation des effets. Ces travaux de thèse pourront ensuite être appliqués à d’autres molécules émergentes telles que les agents de contraste iodés (ACIs).Une modulation de 15 métabolites chez les mâles et les femelles a été mise en évidence. Cinq d’entre eux ont été identifiés et sont impliqués dans des fonctions biologiques importantes chez le poisson : le métabolisme énergétique, les défenses contre le stress oxydant et le système immunitaire. Certaines de ces molécules peuvent être proposées comme potentiels nouveaux biomarqueurs du DCF chez l’épinoche à trois épines.Ce travail renforce nos connaissances sur les effets du DCF chez des organismes sauvages, et souligne la pertinence de l’utilisation de l’approche métabolomique non ciblée en écotoxicologie pour proposer de nouveaux biomarqueurs en vue d’une application en biosurveillance.

This PhD project takes place in a context of the contamination of the aquatic environment by emerging pollutants, such as pharmaceutical active compounds, and their impacts on the aquatic wildlife. The principal aim was to assess the metabolic modulations induced by the diclofenac (DCF), a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) frequently found in the aquatic environment, on the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus), a sentinel species widely used in biomonitoring programs. Thus, this work contributed to the identification of potential biomarkers to improve the biomonitoring of water bodies, while working at realistic environmental concentrations.For this purpose, after having developed an untargeted metabolomics approach in this model, we studied the effects of DCF on the stickleback’s metabolism. This work provided evidence of gender-related metabolic signatures to the exposure to DCF exhibiting strong sex-dependent molecular responses and thus the need to take this parameter into account to properly assess the effects. This work would then be applied to other emerging compounds such as the iodinated contrast agents (ICAs).Fifteen metabolites were revealed as modulated in males and females. Five of them were annotated and are involved in important biological functions in fishes: the energetic metabolism, the antioxidant defences, and the immune system. Some of these compounds may be suggest as future indicators of exposure to DCF in the three-spined stickleback.This work strengthens our knowledge about the effects of DCF in wild organism and demonstrates the relevance of the use of an untargeted metabolomics approach in ecotoxicology to suggest new biomarkers for biomonitoring.