Bioaccumulation et effets du mercure chez la seiche dans le contexte de l’acidification des océans

Bioaccumulation and effects of mercury in cuttlefish in the context of ocean acidification

• Auteur / Autrice : Antoine Minet
• Direction : Paco Bustamante, Christelle Jozet-Alves, Thomas Lacoue-Labarthe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, biologie des organismes, populations, interactions
• Date : Soutenance le 23/09/2022
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et Sociétés (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Kestemont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paco Bustamante, Christelle Jozet-Alves, Thomas Lacoue-Labarthe, Patrick Kestemont, Culum Brown, Sam Dupont, Carole Di Poi, Marie Hébert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Culum Brown, Sam Dupont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement animal

Acidification des océans

Teneur en mercure

Seiches

Écophysiologie

Céphalopodes

Mots clés libres

Céphalopode

IHg/MeHg

PH

Cinétique

Organotropisme

Cerveau

Comportement

GABA

Cephalopod

IHg/MeHg

PH

Kinetics

Organotropism

Brain

Behavior

GABA

Résumé

La seiche commune, Sepia officinalis, est un céphalopode côtier connu pour ses performances écophysiologiques soutenues par un large répertoire de comportements lui permettant, malgré son cycle de vie court, de tenir un rôle central dans les réseaux trophiques. Cependant, elle est également connue pour accumuler efficacement les éléments métalliques tel que le mercure (Hg), un contaminant neurotoxique sous sa forme organique (methylmercure ; MeHg). De plus, dans le contexte des changements environnementaux globaux, l’acidification des océans (AO) induite par l’augmentation des émissions de CO2, peut impacter le métabolisme, le développement et le système nerveux central, notamment chez les jeunes stades de vie. Le présent travail a donc pour but d’étudier les effets de l’AO sur la bioaccumulation du Hg et les effets de ces deux neurotoxiques (Hg et CO2) sur le comportement et les performances cognitives chez les juvéniles de seiches. Préalablement, des mesures in-situ ont montré que le Hg s’accumulait dans le cerveau des céphalopodes sous forme méthylé (MeHg). Par ailleurs, les approches expérimentales utilisant des traceurs isotopiques (stables et radioactif) du Hg ont démontré que l’accumulation du Hg total provenait majoritairement de l’assimilation du MeHg présent dans les proies, en comparaison à l’accumulation du mercure inorganique (iHg) par voie dissoute. Ce MeHg est ensuite très fortement retenu malgré la mise en évidence de processus de déméthylation du Hg dans la glande digestive. Étonnamment, l’AO n’a aucun effet sur les efficacités de la bioaccumulation et le métabolisme du Hg. En termes d’effets, des essais comportementaux ont montré que le Hg et CO2, seuls ou combinés, n’impactaient pas l’acuité visuelle et les performances de prédation chez les juvéniles. Par contre, ces deux derniers induisent une augmentation de l’activité locomotrice, compromettant le comportement défensif à travers notamment une altération de la coloration disruptive et un non-alignement de la latéralisation. Parmi les processus neuronaux susceptibles d’être impactés par le Hg et le CO2, le système GABAergique a été analysé dans les lobes optiques mais n’a montré aucun lien évident avec les réponses comportementales suggérant des processus d’effets plus complexes. L’ensemble de ce travail questionne donc les effets des conditions futures de l’océan sur les juvéniles de seiches, et plus largement les impacts sur les populations de céphalopodes.

The common cuttlefish, Sepia officinalis, is a coastal cephalopod known for its eco physiological performance supported by a wide repertoire of behaviors that allows it, despite its short life cycle, to play a central role in food webs. However, it is also known to efficiently accumulate metallic elements such as mercury (Hg), a neurotoxic contaminant in its organic form (methylmercury; MeHg). Moreover, in the context of global changes, ocean acidification (OA) induced by the increase of CO2 emissions, can impact metabolism, development and the central nervous system, especially in young life stages. The present work therefore aims to study the effects of OA on Hg bioaccumulation and the effects of these two neurotoxicants (Hg and CO2) on behavior and cognitive performance in juvenile cuttlefish. In the first place, in-situ measurements showed that Hg accumulated in the brain of cephalopods in methylated form (MeHg). Moreover, experimental approaches using isotopic tracers (stable and radioactive) of Hg have shown that the accumulation of total Hg comes mainly from the assimilation of MeHg present in preys, compared to the accumulation of inorganic mercury (iHg) dissolved in seawater. This MeHg is then very strongly retained despite evidence of Hg demethylation processes in the digestive gland. Surprisingly, OA has no effect on the bioaccumulation efficiencies and metabolism of Hg. In terms of effect, behavioral assays showed that Hg and CO2, alone or in combination, did not impact visual acuity and predation performance in juveniles. However, both induced an increase in locomotor activity, compromised defensive behavior through, in particular, an alteration of disruptive coloration and a non-alignment of lateralization. Among the neural processes likely to be impacted by Hg and CO2, the GABAergic system was analyzed in the optic lobes but showed no obvious link with behavioral responses suggesting more complex effect processes. All of this work therefore questions the effects of future ocean conditions on juvenile’s cuttlefish, and more broadly the impacts on cephalopod populations.