Etude des variations de l'expression génique induites par des perturbations environnementales dans le bassin Durancien : le modèle poisson

Variations in genetic expression induced by environmental perturbations in Durance basin : the fish model

• Auteur / Autrice : Arnaud Ungaro
• Direction : Rémi Chappaz, André Gilles, Nicolas Pech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Ecologie
• Date : Soutenance le 17/09/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Christine Argillier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Laroche, Jacques Van Helden, Alain Devaux, Christelle Adam-Guillermin, Laurence Tissot-Rey, Nicolas Pech
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël-Paul Grillasca, Céline Brochier-Armanet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Durance (France ; cours d'eau ; bassin)

Xénobiotiques

Poissons lacustres

Milieu aquatique

Interaction gène-environnement

Écomorphose

Mots clés libres

RNA-Seq

Pipeline

Transcriptome

Cyprinidae

Xénobiotiques

Durance

RNA-Seq

Pipeline

Transcriptome

Cyprinids

Xenobiotics

Durance river

Résumé

Le but de notre étude était de mettre en place une méthode qui puisse nous permettre d’identifier, en aveugle, des perturbateurs de voies biologiques, et qui soit d’une part généralisable pour toute espèce de poissons et d’autre part applicable quel que soit le cours d’eau considéré. Nous nous sommes intéressés aux gènes différentiellement exprimés dans le foie, en utilisant la technologie du séquençage Illumina de banques ADNc. Nous avons étudié trois espèces de cyprinidae (C. nasus, P. toxostoma, S. cephalus) dans le bassin de la Durance, servant à l’alimentation en eau de plusieurs millions de personnes. Nous avons mis en place une suite logicielle pour inférer un transcriptome pour chacune des trois espèces étudiées, et effectué un travail en bioinformatique pour l’identification des spécimens hybrides. Cette méthode nous permet d’assigner les 596 millions de séquences générées (293 spécimens) à l’une des trois espèces et à 16606 gènes identifiés. Les résultats biologiques montrent des variations de l’expression de gènes touchant des voies biologiques associées à des réponses aux xénobiotiques le long de l’axe amont-aval de la rivière. Ils montrent aussi que les spécimens échantillonnés dans le canal EDF présentent des réponses atténuées aux xénobiotiques par rapport aux individus en rivière. Ce résultat peut s’expliquer par l’effet de dilution des polluants dans une masse d’eau plus importante. Cette étude met en évidence les capacités adaptatives des populations de poissons à court terme, via des modifications de l’expression des gènes à un ensemble de perturbateurs environnementaux. Ce travail permet d’envisager la mise en place d’un outil de gestion incontournable.

The aim of our study was to establish a method that allows the identification (in blind) of biologicalpathway disrupters, for all species of fish and applicable regardless of the watercourse considered. Wefocused on differentially expressed genes (and the biological pathways in which they act) in the liver,using the Illumina sequencing technology of cDNA libraries. We studied three species of cyprinidae (C.nasus, P. toxostoma, S. cephalus) in the Durance basin that constitutes water resource for several millionpeople. We have implemented a pipeline to infer the transcriptome for each of the three species studied,and developed a bioinformatics framework for the identification of hybrid specimens. This methodallows us to assign the 596 million sequences generated (representing 293 specimens) to one of the threespecies and to 16,606 identified genes. The biological results display variations in the expression of genesaffecting biological pathways associated with xenobiotic responses (estrogens, Hap, heavy metals) alongthe upstream-downstream axis of the river. They also yield that the specimens sampled in the EDFchannel displayed an attenuated responses to xenobiotics, in comparison to individuals that inhabitethe river, possibly a benefit of the dilution effect of pollutants in a larger body of water. This studyhighlights short-term adaptive capacities (acclimation) of fish populations to a set of environmentaldisrupters via changes in gene expression levels. It will open a way to an essential tool for managementpolicies.