Toxicité de la méthylisothiazolinone sur l'espèce clé de voûte des écosystèmes d’eau douce Daphnia pulex

Methylisothiazolinone toxicity on the freshwater keystone species Daphnia pulex

• Auteur / Autrice : Margot Wagner-Deyries
• Direction : Scott McCairns, Marie-Agnès Coutellec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie et évolution
• Date : Soutenance le 13/06/2023
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie, Alimentation (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique et durabilité des écosystèmes : de la source à l’océan / DECOD
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manuel Plantegenest, Frédéric Alonzo, Arnaud Chaumot, Thierry Caquet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Béatrice Gagnaire

Mots clés

Mots clés libres

Multigénération

Variabilité intraspécifique

Écotoxicologie évolutive

Transcriptome

Multigenerational

Intraspecific variability

Evolutionary ecotoxicology

Transcriptome

Résumé

Les isothiazolinones sont des molécules organiques utilisées comme biocides à large spectre dans une grande variété d'applications industrielles et de consommation. Bien que leur présence dans les sols et les eaux douces ait été détectée, les rapports des fabricants ont jugé les quantités concernées inoffensives pour l'écosystème. Toutefois, compte tenu des quantités libérées dans l'environnement depuis des décennies, des inquiétudes ont été exprimées quant à leur impact sur les processus d'évolution des espèces non ciblées, qui ne sont pas examinés dans des conditions de tests de toxicité standard. Ce travail vise à étudier en particulier les effets de la plus inoffensive de ces molécules, la méthylisothiazolinone (MIT). Sa toxicité aiguë a été évaluée sur Daphnia pulex, un invertébré aquatique emblématique en écotoxicologie et en biologie évolutive.Ces tests à court terme ont révélé une grande variabilité intraspécifique dans la tolérance, ce qui a également été vérifié dans une expérience à long terme utilisant de faibles concentrations de MIT. En outre, l'exposition à la MIT a eu des effets létaux et sublétaux sur la fitness des daphnies, avec une évolution sur quatre générations dans le cas d'une exposition multigénérationnelle continue, mais pas dans le cas d'une exposition parentale ou grand-parentale. Ces effets ont été étudiés plus en détail par analyse d’expression différentielle à partir de données globales d'ARNseq. La variabilité intraspécifique et les changements dans les réponses au sein d'une espèce appellent à l'inclusion des processus évolutifs dans les évaluations des risques et au réexamen des interprétations des tests d'écotoxicité standards.

Isothiazolinones are a family of organic molecules used as broad-spectrum biocides in a wide variety of consumer and industrial applications. Although their presence in the environment has been detected, especially in soils and freshwater, reports by the manufacturers deemed the quantities involved harmless for the ecosystem. However, given the daily amounts of it released in the environment over decades, concerns were raised about their impact on non-target species evolutionary processes, which cannot be examined under standard ecotoxicity test conditions. This work aims to provide some answers by studying the effects of the most innocuous of these molecules, methylisothiazolinone (MIT). MIT acute toxicity was assessed on Daphnia pulex, an iconic ecotoxicology and evolutionary model species of aquatic invertebrates.These short-term tests revealed a great intraspecific variability in the tolerance to MIT contamination, which was also verified in a longterm experiment using low concentration. Moreover, MIT exposure caused lethal and sublethal effects on daphnia fitness, with developments over four generations in the case of a continuous multigenerational exposure, but not in the case of parental or grandparental exposure. These effects were further investigated with differential expression analysis from global RNAseq data. Both intraspecific variability and multigenerational change in the responses within one species call for the inclusion of evolutionary processes in risk assessments and the reconsideration of standard ecotoxicity tests interpretations.