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

par Emmanuelle Lebeau Roche

Projet de thèse en Toxicologie

Sous la direction de Alain Geffard.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2015-....) , en partenariat avec Stress Environnementaux et BIOsurveillance des milieux aquatiques (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'importance des services écosystémiques (biodiversité, potabilisation, loisirs…) rendus par les masses d'eau naturelle ainsi qu'une réflexion de plus en plus stratégique sur la réutilisation de l'eau, conduit à une attente sociétale forte quant au maintien de leur qualité. Cependant, les milieux aquatiques sont le réceptacle d'un grand nombre de contaminants émis par les activités humaines qui se retrouvent souvent dans des rejets complexes (ex : eau épurée des stations de traitements des eaux usées) et conduisent à des contaminations multiples associant des contaminants chimiques de différentes familles (métaux, polluants organiques…) et des contaminants biologiques (parasites pathogènes ou non, toxines…). Parmi ces contaminants, plusieurs sont qualifiés d'« émergents » c'est-à-dire que peu d'informations sont actuellement disponibles sur la biodisponibilité et les risques toxicologiques et écotoxicologiques associés à la présence de ces composés dans les milieux. Ces derniers inclus les résidus de produits pharmaceutiques et de soins utilisés à des fins sanitaires et vétérinaires. En réponse aux différents stress que peuvent subir les milieux aquatiques, différents travaux portent depuis quelques dizaines d'années sur la définition de marqueurs de toxicité regroupés sous le terme générique de biomarqueur. Ces développements réalisés de façon ciblée ne permettent pas ou peu d'avoir une vision globale des perturbations physiologiques liées à une exposition à un ou plusieurs contaminants chimiques. Cependant, cette vision globale d'une perturbation précoce de la physiologie des organismes animaux apparaît nécessaire pour pouvoir guider les politiques publiques. Le développement ces dernières années de nouvelles techniques analytiques permet non plus des approches ciblées mais la prise en considération de nombreux marqueurs (protéines, transcrits, métabolites). Ces approches dites « ouvertes » (omics) offrent la possibilité de mieux comprendre les modes d'action de ces stress seuls ou en mélange par l'identification des voies métaboliques perturbées, mais également d'identifier des molécules candidates mieux représentatives, et donc plus pertinentes, de la physiologie des espèces de nos hydrosystèmes. Dans ce contexte, et étant donné le manque de connaissance sur les modes d'action des contaminants émergents chez les organismes non cibles des milieux aquatiques, le projet EPIMETABO propose de façon originale de développer une approche sans a priori permettant sur la base d'empreintes métabolomiques i) d'identifier les voies physiologiques perturbées par une exposition des organismes à ces contaminants émergents, ii) d'identifier des réponses biologiques pouvant servir de biomarqueurs pour la surveillance des milieux aquatiques. De façon plus précise, le projet EPIMETABO étudiera, en conditions contrôlées de laboratoire à l'aide d'une approche de métabolomique comparative, les effets de différentes molécules pharmaceutiques, présentant des modes d'action différents chez l'homme et caractérisées par leur occurrence dans les milieux aquatiques, chez une espèce modèle en écotoxicologie, l'épinoche à trois épines Gasterosteus aculeatus. A l'issue de cette première approche, les métabolites ayant montré une pertinence en conditions contrôlées et proposés comme éventuels biomarqueurs, seront testés en conditions environnementales.

  • Titre traduit

    Identification of new biomarkers in three-spined stickleback for biomonitoring in aquatic environment


  • Résumé

    My research is focused on the determination of the impacts of different emerging pollutants on the metabolism of a model species, the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus). The aim of this study is to provide new biomarkers using an untargeted screening (LC-HR-MS/MS) of the metabolism after exposure to various pharmaceuticals. With this in mind, I work on developing a process to enhance the extraction of metabolites comparing the whole organism and the individual organs of the species. The biggest challenge of this project is to develop an effective process to assess the effects of the pollutants on the whole organism and also the individual organs. Only few untargeted metabolomic studies have previously been reported for the stickleback, despite a greater literature on its biology and the targeted screening of this species exposed to various stressors such as metals, pharmaceuticals…