Contamination en microplastiques dans un continuum tunisien lac-lagune-mer et étude de leur impact transcriptomique sur un bivalve

Microplastic contamination in a Tunisian continuum Lake-lagoon-sea and study of their transcriptomic impact on a bivalve

• Auteur / Autrice : Rihab Jaouani
• Direction : Amélie Châtel, Fabienne Lagarde, Hamouda Beyrem, Mohamed Dellali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec Université de Carthage (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie des Organismes, Stress, Santé, Environnement (Le Mans)
• Jury : Président / Présidente : Aurore Vergnoux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Duflos, Sonia Hmaid, Ahmed Afli, Bénédicte Morin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Duflos, Sonia Hmaid

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méditerranée, Côte de la (Tunisie)

Écosystèmes

Matières plastiques -- Détérioration

Expression génique

Effets de la pollution de l'eau

Mytilus edulis

Toxicologie

Microplastiques

Mots clés libres

Macroplastiques

Mésoplastiques

Microplastiques

Spectroscopies vibrationnelles

Vieillissement

Aspect transcriptomique

Macroplastics

Mesoplastics

Microplastics

Vibrational spectroscopies

Ageing

Transcriptomic aspect

Résumé

La contamination par les microplastiques (MP) est devenue, ces dernières années, une préoccupation mondiale. Ces particules (< 5 mm) représentent de plus en plus une menace globale et persistante pour l'ensemble des écosystèmes. Les objectifs de la thèse ont été de caractériser la contamination par les plastiques (macro, méso et microplastiques) dans différents écosystèmes côtiers tunisiens le long d’un continuum plage-lagune-lac et d’évaluer leurs effets sur la moule marine. D’après ces études, le degré de contamination le plus faible avec les macroplastiques a été enregistré dans le lac Ichkeul appartenant au parc national de l'Ichkeul et zone humide d’intérêt international. Les mésoparticules n'ont été détectées que dans la lagune de Bizerte avec d’importantes quantités et ont été identifiés principalement comme des produits de peinture. En ce qui concerne les MP, la répartition est assez homogène entre les trois sites étudiés. Un protocole d’extraction et d’identification basé sur l’imagerie infrarouge a été développé et a permis la caractérisation des MP dans les sédiments de surface et de profondeur des trois zones d’étude. Sept types de polymères ont été détectés (PVC, PET, PP, PE PS, PA et PMMA). Les MP détectés ont été principalement des fragments et leur taille était inférieure à 300 µm. L’étude des niveaux de vieillissement des plastiques révèle que les macroplastiques en polyéthylène présentent des indices carbonyles (et donc un état de vieillissement) moins élevés que les MP de la même nature suggérant que ces MP sont fortement oxydés et ont donc une composition chimique altérée. Dans la présente étude, les effets du vieillissement des MP de polyéthylène ont été étudiés chez la moule marine Mytilus edulis, en considérant à la fois des expositions in vitro et in vivo et en utilisant des concentrations détectées in situ. Les modifications des niveaux d'expression des gènes impliqués dans la détoxification, le système immunitaire et le contrôle du cycle cellulaire ont été évaluées par RT-qPCR. Les résultats ont démontré des niveaux d'expression différentiels en fonction de l’état de dégradation du plastique (vieilli ou non vieilli) et du mode d'exposition (vitro vs vivo). Cette étude a permis de générer des données sur l’état de contamination en plastique au niveau des côtes tunisiennes et aussi mis en évidence l'intérêt d’utiliser une approche de transcriptomique pour mieux caractériser les effets du vieillissement des plastiques, encore trop peu pris en compte dans les études, sur des organismes aquatiques.

Microplastic (MP) contamination has become a global concern in recent years. These particles (< 5 mm) increasingly represent a global and persistent threat to all ecosystems. The objectives of the thesis were to characterize the contamination by plastics (macro, meso and microplastics) in different Tunisian coastal ecosystems along a beach-lagoon-lake continuum and to evaluate their effects on the marine mussel. According to these studies, the lowest degree of contamination with macroplastics was recorded in Lake Ichkeul belonging to the Ichkeul National Park and Wetland of International Interest. Mesoparticles were only detected in the Bizerte lagoon in significant quantities and were identified mainly as paint products. As far as MP is concerned, the distribution is quite homogeneous between the three sites studied. An extraction and identification protocol based on infrared imagery was developed and allowed the characterization of MP in the surface and deep sediments of the three study areas. Seven types of polymers were detected (PVC, PET, PP, PE PS, PA and PMMA). The MP detected were mainly fragments and their size was less than 300 µm. The study of plastic aging levels reveals that polyethylene macroplastics have carbonyl indices lower than MP of the same nature, suggesting that these MP are strongly oxidized and therefore have an altered chemical composition. In the present study, the aging effects of polyethylene MP were investigated in the marine mussel Mytilus edulis, considering both in vitro and in vivo exposures and using concentrations detected in situ. Changes in expression levels of genes involved in detoxification, immune system and cell cycle control were assessed by RT-qPCR. The results demonstrated differential expression levels depending on the state of degradation of the plastic (aged or virgin) and the mode of exposure (vitro vs vivo). This study made it possible to generate data on the state of plastic contamination at the level of the Tunisian coasts and highlighted the interest of using a transcriptomic approach to better characterize the effects of the aging of plastics, still too little taken. considered in studies on aquatic organisms.