Analyse des réponses des crevettes estuariennes Palaemon longirostris aux stress environnementaux

par Bérenger Levesque

Thèse de doctorat en Géochimie et écotoxicologie

Sous la direction de Philippe Boët et de Jérôme Cachot.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences et environnements , en partenariat avec Environnements et Paléoenvironnements Océaniques (Talence) (laboratoire) .


  • Résumé

    Palaemon longirostris, également appelée crevette blanche, est une espèce résidente des estuaires. C'est à la fin des années 2000 qu'un phénomène de malformations de l'exosquelette a été mis en évidence sur d'anciennes collections d'individus, mais également sur des prélèvements frais et permettant de dater l'apparition de cet événement à la fin des années 1980.Les malformations observées touchent le rostre, le céphalothorax, les scaphocérites et les uropodes avec une sévérité variable selon les individus. L'hypothèse d'un impact sur la survie, mais aussi sur les performances reproductives, alimentaires et natatoires a conduit à explorer les causes possibles de l'apparition de ces malformations et d'étudier les réponses des populations de crevettes blanches, principalement au sein de l'estuaire de la Gironde. Un suivi d'un an sur le site de Pauillac permet de montrer une progression de l'apparition des malformations lors de la phase de croissance des jeunes crevettes, mais que le nombre de malformations semble déterminé. Des analyses de contaminants métalliques et organiques mettent en évidence la présence de molécules potentiellement impliquées dans l'apparition de ces malformations, du fait de leur propriété embryotoxique. La toxicité du compartiment aquatique est également explorée grâce à la mise en place de tests comètes permettant la mise en évidence des dommages à l'ADN supplémentaires chez les crevettes déformées par rapport à celles non déformées. A cette étude génotoxicologique s'ajoute la recherche d'un effet perturbateur endocrinien puisqu'une fréquence de mue plus importante chez les crevettes déformées a été mise en évidence lors d'une étude antérieure. Ainsi, le dosage de la forme circulante de l'hormone de mue, la 20-Hydroxyecdysone, est réalisé à partir d'extraits d'hémolymphe de crevettes déformées et non déformées. Ceci dans le but de déterminer si une perturbation des concentrations de cette hormone est avérée, et la part qu'elle peut prendre dans l'apparition de malformations. Les crustacés étant des animaux segmentés un nombre conséquent de gènes, appelés gènes homéotiques, sont impliqués dans le processus de segmentation et de différenciation des différentes parties du corps. Une première étude de quantification de l'expression d'un certain nombre de ces gènes homéotiques, mais aussi des gènes de détoxification de l'organisme, est réalisée pour apporter des éléments de réponses sur les mécanismes moléculaires de ce phénomène. En parallèle de ce volet d'étude biologique, la nécessité de pouvoir quantifier la sévérité des malformations est apparue comme incontournable pour étudier et comparer la dynamique du phénomène dans les estuaires. Un indice de quantification des malformations est donc présenté pour décrire de manière objective l'état de sévérité des malformations d'une population, mais aussi pour permettre une comparaison de différentes populations venant d'estuaires géographiquement séparés. La synthèse de l'ensemble de ces travaux fournit donc les premiers éléments de réponse sur la dynamique d'apparition des malformations d'un point de vue mécanistique et populationnel. Ils proposent également la mise en place d'un outil innovant de quantification de la sévérité des malformations qui. La connaissance des mécanismes d'apparition des malformations et de l'état de santé des crevettes blanches permettra de comprendre l'impact de l'environnement sur ce crustacé, et de l'utiliser dans le futur comme bioindicateur de la qualité des eaux estuariennes.

  • Titre traduit

    Response analyses of the estuarine white shrimp Palaemon longirostris under environmental stressors


  • Résumé

    The white shrimp Palaemon longirostris is an estuarine living crustacean. At the end of the 2000s, exoskeletal deformities were highlighted on previous samples and on those realized at this time. The study of these samples lead to fixed the emergence of exoskeletal malformations at the end of the eighties. Rostrum, cephalothorax, scaphocerites and uropods are of concern. The fact that these malformations could impact reproductive, feeding and swimming performances lead to study the origins of the emergence of this phenomenon and the responses to the white shrimps populations, mainly in the Gironde estuary.A one-year study on the Pauillac site samples allowed to highlight an increase of the emergence of the malformations during juveniles growth, and a potentially fixed number of malformations during the rest of shrimp's life-cycle. Organic and metallic contamination analyses show the présence of several compounds potentially involved in the emergence of the malformations, particularly due to their embryotoxic properties. Aquatic toxicity of the Gironde estuary is assessed by comet assay leading to show higher rates of DNA damages in deformed shrimps. Moreover, possible endocrine disruption are looking for, because an highly molting frequency is observed in deformed shrimps. Thus, an estimation of the concentrations in 20-Hydroxyecdysone is achieved, based on hemolymphe extracts of deformed and non deformed shrimps. These analyses aim to identify disruption in 20-Hydroxyecdysone concentrations, and in which proportions this parameter takes part in the emergence of deformities. Crustaceans are segmented organisms. The segmentation and the distinction of the different body parts are due to an important number of genes belonging to the homeotic genes family. A first and innovant work dealing with the quantification of the expression of several homeotic and metabolic genes in P. longirostris is carried out to give informations about the molecular mechanisms of the phenomenon. Next to biological investigations, the quantification of the severity of the malformations seems essential to assess and compare the dynamic of this phenomenon in the different estuaries where the white shrimps are living. A severity malformation index is developped to describe objectively the severity state of given populations, and to allow comparison between white shrimps populations geographiclly distinguished. The synthesis of all these different studies give the first response elements about the dynamic of emergence of exoskeletal deformities from population and mecanistic point of view. It also provide an innovant tools of quantification of the severity of malformations, allowing to investigate and understand this phenomenon and the impact of the aquatic environment on the health state of white shrimp. In the future, all these knowledges could lead to use P. longirostris as bioindicator of estuarine water quality.