Approche multi-marqueurs de la génotoxicité chez l’épinoche à trois épines pour une application en biosurveillance de la qualité des milieux aquatiques

Genotoxic multi-biomarkers approaches in stickleback for aquatic biomonitoring

• Auteur / Autrice : Amélie Cant
• Direction : Anne Bado-Nilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 19/12/2022
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Stress environnementaux et biosurveillance des milieux aquatiques (Reims, Marne ; Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Simon Devin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bado-Nilles, Wilfried Sanchez, Amélie Châtel, Olivier Simon, Benoît Xuereb, Jean Laroche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wilfried Sanchez, Amélie Châtel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aberrations chromosomiques

Test des comètes

Maladies chromosomiques

ADN -- Altération

Cancérogénicité

Tests de mutagénicité

Épinoche à trois épines

Mots clés libres

Biomarqueurs

Ecotoxicologie

Epinoche

Biosurveillance environnementale

Génotoxicité

Environmental biomonitoring

Biomarkers

Genotoxicity

Stickleback

Ecotoxicology

Résumé

Les approches multi-biomarqueurs sont proposées en tant qu’outils complémentaires, sensibles et intégrateurs d’une exposition des organismes sur le long terme à la contamination du milieu. Comme de nombreuses substances peuvent affecter l’intégrité de l’ADN des cellules, menant à de la mutagénicité, cancérogénicité ou tératogénicité, ces travaux proposent le développement de différents marqueurs de génotoxicité chez l’épinoche à trois-épines (Gasterosteus aculeatus, Linnaeus 1758) comme indicateurs prédictifs de dysfonctionnements écologiques. La mesure des dommages à différentes échelles génomiques (dommages primaires à l’ADN et anomalies chromosomiques) a été déployée in situ en biosurveillance active. Après l’optimisation du test des comètes Fpg-modifié, pour la mesure de lésions oxydatives et alkylantes, en addition des cassures de brin détectées par la version standard du test, ces essais ont été couplés à la mesure d’anormalités chromosomiques (clastogéniques et/ou aneugéniques) en cytométrie en flux. L’ensemble de ces biomarqueurs ont été testés à travers différents programmes de biosurveillance. Ces études ont permis de démontrer la complémentarité des biomarqueurs et leur importance pour la discrimination des stations. Néanmoins, la prise en compte des facteurs confondants (biotiques et abiotiques) est importante pour distinguer la variabilité naturelle des biomarqueurs aux modulations induites par les polluants. Une étude sur un an en bassin extérieur a été mise en œuvre afin de mieux appréhender les variations naturelles de ces biomarqueurs. Un modèle mathématique définissant leurs plages de référence a été appliqué dans ce contexte.

Multi-biomarker approaches are proposed as complementary, sensitive and integrative tools of a long-term exposure of organisms to the contamination. As various substances can affect the DNA integrity of cell, leading to mutagenicity, carcinogenicity and teratogenicity, this work propose the development of different markers of genotoxicity in the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus, Linnaeus 1758), as predictive tool of ecological dysfunctions. The measurement of damages at different genomic scales of the genome (primary DNA damages and chromosomal abnormalities) has been deployed in situ in active biomonitoring. After the optimization of the Fpg-modified comet assay, for the detection of oxidative and alkylating lesions, in addition to the DNA strand breaks by the standard version of the assay, these tests have been coupled with the measurement of chromosomal abnormalities (clastogenics and/or aneugenics) by flow cytometry. All these biomarkers have been tested through different biomonitoring programs. These studies have demonstrated the complementarity of the biomarkers and their importance for the discrimination of the stations. Nevertheless, confounding factors (biotic and abiotic) consideration, is important to distinguish the natural variability of biomarkers from pollutant-induced modulations. A one-year study in an outdoor artificial pond was implemented to better understand the natural variation of these biomarkers. A mathematical model defining their reference ranges was applied in this context.