Effets de stresseurs multiples (pollution et qualité nutritionnelle) sur l’immunocompétence du mulot sylvestre

Effects of multi-stressors (pollution, nutritional quality) on the immunocompetence of the wood mouse

• Auteur / Autrice : Quentin Devalloir
• Direction : Renaud Scheifler, Nico Van Den Brink
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 22/06/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Chrono-environnement / LCE
• Jury : Président / Présidente : Bruno Faivre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Goutte
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christy A. Morrissey, Frédéric Angelier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux sauvages

Immunotoxicologie

Mots clés libres

Écologie du stress

Qualité nutritionnelle

Immunotoxicology

Stress ecology

Wildlife

Nutritional quality

Résumé

Dans un contexte de changement rapide de l'environnement, de multiples facteurs de stress peuvent affecter la santé des animaux sauvages. Parmi ces facteurs de stress, l'exposition à des polluants et une mauvaise qualité nutritionnelle peuvent accentuer les troubles physiologiques et moduler la capacité du système immunitaire à répondre à une infection, ce phénomène est appelé l’immunocompétence. L'exposition à des métaux toxiques, comme le cadmium et le plomb, affecte la structure et le fonctionnement des cellules immunitaires tandis que les micronutriments comme le sélénium sont des composés alimentaires qui ont des effets bénéfiques pour la réponse immunitaire lorsqu'ils sont consommés en quantités suffisantes. Cependant, l'influence des micronutriments sur les effets des métaux toxiques a été principalement étudiée dans le cadre d'expériences de laboratoire mais reste obscure chez les animaux sauvages. La présente thèse cherche à déterminer l'influence de l'exposition aux métaux toxiques et de la qualité nutritionnelle sur l'immunocompétence d'un petit mammifère, le mulot sylvestre. Le chapitre 1 traite de la capacité de certains éléments bénéfiques ou vitamines à atténuer les dommages causés sur le système immunitaire liés à l'exposition aux métaux toxiques chez des mammifères sauvages et captifs. Dans le chapitre 2, des mulots sylvestres ont été capturées dans des sites présentant des niveaux élevés et faibles de pollution du sol par le cadmium et le plomb. Elles ont été soumises à un challenge immunitaire (en utilisant des lipopolysaccharides de bactéries, LPS) soit directement ou soit après 5 jours de captivité avec une alimentation standard ou déficiente en sélénium. La réponse immunitaire a été affectée par l'exposition au cadmium et au plomb par le biais de perturbations endocriniennes. Les animaux sauvages exposés à des niveaux élevés de métaux toxiques ont montré des réponses inflammatoires plus élevées à un challenge immunitaire, tandis que les individus maintenus en captivité pendant 5 jours ont montré des réponses immunitaires plus faibles lorsqu'ils ont été nourris avec un régime déficient en sélénium. La caractérisation de la réponse immunitaire des animaux sauvages est généralement limitée par le manque de méthodes appropriées, car la plupart des méthodes et des marqueurs ont été développés sur des animaux de laboratoire. C'est pourquoi le chapitre 3 a été consacré au développement d'intervalles de référence sanguins pour les souris sylvestres et d'autres espèces de rongeurs. Les intervalles de référence sont couramment utilisés en médecine ou en sciences vétérinaires pour les diagnostics de santé, mais ils sont très rares pour les espèces non domestiques en liberté. Il s'est avéré que les variations de la numération des cellules sanguines dépendaient de la saison et de la localisation des populations de mulots sylvestres plutôt que de paramètres biologiques (âge, sexe...). L'utilisation d'intervalles de référence a permis de trier les individus sains et non-sains d'une population donnée en utilisant une approche non létale. Dans le même ordre d'idées, le chapitre 4 a proposé des méthodes non létales pour évaluer la santé et l'état inflammatoire des mulots sylvestres. Une cytokine pro-inflammatoire (TNF-), médiateur de l'inflammation, a été mesurée dans le sang et les cellules de la rate de mulots sylvestres capturées dans la nature et mis en captivité. Une augmentation des marqueurs inflammatoires a été constatée chez les mulots exposées au LPS. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que la qualité nutritionnelle a une influence positive sur l'immunocompétence des animaux sauvages exposés de manière chronique à des métaux toxiques. Les immunomarqueurs et les intervalles de référence sanguins ont fourni des outils pertinents pour évaluer l'immunocompétence des mulots sylvestres.

In a rapidly changing environment, multiple stressors can affect the health of wild animals. Among these stressors, exposure to pollutants and low nutritional quality can enhance physiological disorders and modulate the ability of the immune system to respond efficiently to an infection, a phenomenon called immunocompetence. Exposure to toxic metals, like cadmium and lead, affects the structure and the functioning of immune cells, while micronutrients like selenium are dietary compounds having beneficial effects on the immune response when taken in adequate amounts. However, the influence of micronutrients on the effect of toxic metals has been mainly studied in laboratory experiments but remains obscure in wild animals. The present thesis aimed to disentangle the influence of exposure to toxic metals and of nutritional quality on the immunocompetence of a small mammal, the wood mouse. Chapter 1 reviewed the ability of some beneficial micro-elements or vitamins to alleviate the damage to the immune system caused by exposure to toxic metals in wild and captive mammals. In Chapter 2, free-ranging wood mice were captured in sites exhibiting high and low levels of soil pollution by cadmium and lead and were either immediately challenged (using lipopolysaccharides of bacteria, LPS) or challenged after five days of captivity with standard or selenium-deficient food. Immune response was affected by exposure to cadmium and lead through endocrine disturbances. Wild animals exposed to elevated levels of toxic metals displayed higher inflammatory responses to immune challenge, while individuals maintained in captivity for five days showed lower immune responses when fed a selenium-deficient diet. The characterisation of the immune response of wild animals is, generally speaking, constrained by the lack of appropriate methods since most methods and markers have been developed on laboratory animals. For this reason, Chapter 3 was dedicated to the development of blood reference intervals for wood mice and other rodent species. Reference intervals are commonly used in medicine or veterinary science for health diagnoses but are very scarce for free-ranging non-domestic species. Variations in blood cell counts were found to be affected by season and location of wood mouse populations rather than by biological parameters (age, sex…). The use of reference intervals allowed to sort healthy from unhealthy individuals of a given population by using a non-lethal approach. In line with this, Chapter 4 proposed non-lethal methods to assess health and inflammatory status in wood mice. A pro-inflammatory cytokine (TNF-), a mediator of the inflammation, was measured in blood and spleen cells of wild-caught captive wood mice. An increase of inflammatory markers was found in wild-caught captive wood mice challenged with LPS. Altogether, these results suggested that nutritional quality has a positive influence on the immunocompetence of wild animals chronically exposed to toxic metals. Immunomarkers and blood reference intervals provided relevant tools for assessing the immunocompetence of wood mice.