Laboratoire LEX

Laboratoire Ecotoxicologie (Responsable : Farida AKCHA)

En complément des travaux réalisés dans l'Unité Biogéochimie et Écotoxicologie (BE) concernant la spéciation et la biodisponibilité/bioaccumulation des polluants chimiques, le laboratoire d'écotoxicologie s'intéresse à l'étude des conséquences à long terme de l'exposition à certaines familles de polluants chimiques sur les organismes marins.

Les études réalisées au laboratoire portent sur des polluants historiques comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les polychlorobiphényles (PCB) ou les éléments traces métalliques, mais également sur des polluants émergents tels que les pesticides ou les microplastiques. Les travaux du laboratoire ont pour objets d’étude principaux le phytoplancton, les mollusques bivalves et les poissons. Les recherches sont réalisées du niveau moléculaire au niveau populationnel, en travaillant notamment à différents stades du cycle de vie d'organismes modèles. Ces organismes sont choisis en raison de leurs caractéristiques bioécologiques dans le but de mieux appréhender les mécanismes de toxicité des polluants chimiques dans l’environnement marin tout en intégrant la notion de réseau trophique.

L’objectif majeur du laboratoire est donc de contribuer à l’étude de l’impact de la pollution chimique sur l’état de santé des écosystèmes marins en étudiant plus particulièrement les effets multi- et trans-générationnels des polluants chimiques chez les organismes marins.

Nos recherches se déclinent autour de cinq axes :

(1) Étude des mécanismes de biotransformation

Certains organismes ont la capacité de biotransformer les contaminants chimiques : c’est un ensemble de réactions métaboliques qui conduisent à la transformation chimique du composé, pouvant conduire à sa dégradation mais également à la formation de métabolites plus toxiques que le composé parent. Avec l’appui de collaborations en chimie de l’environnement, des études sont réalisées au Laboratoire pour déterminer les capacités de biotransformation des organismes marins, à différents stades de leur cycle de vie. Des études de toxicité comparée entre le composé parent et ses métabolites connus sont également entreprises dans le but de préciser le rôle de la biotransformation dans la toxicité des polluants chimiques étudiés.

(2) Identification de mécanismes d’action toxique

Les outils de la génomique fonctionnelle, tels que l’analyse du transcriptome et de l’épigénome, sont mis en oeuvre pour identifier des mécanismes de toxicité et des signatures spécifiques chez les organismes en réponse à un toxique. Ces signatures peuvent potentiellement être utilisées comme marqueurs d’exposition et/ou d’effets des polluants chimiques.

Les outils de « génome editing » (inactivation CRISPR/CAS9) sont également utilisés pour l’identification de marqueurs moléculaires précoces d’(embryo)toxicité chez les mollusques bivalves.

Des approches de biochimie (activités enzymatiques) et cytométrie en flux (activité oxydante) sont également employées pour déterminer les effets des polluants et leurs mécanismes d’action à l’échelle cellulaire ou tissulaire.

(3) Étude des mécanismes d’adaptation au stress chimique (modifications épigénétiques, résistance)

Que ce soit chez les mollusques bivalves ou le phytoplancton marin, des changements de méthylation de l’ADN (modifications épigénétiques) ont pu être observés soit après exposition parentale ou exposition chronique sur plusieurs générations. L’effet de l’exposition à des polluants chimiques sur la méthylation de l’ADN de nos organismes modèles est donc étudié au laboratoire dans le cadre d’expositions contrôlées. Les résultats sont interprétés en lien avec la mesure de l’intégrité du génome (génotoxicité) et de l’expression des gènes (transcriptomique).

Le Laboratoire s’intéresse également aux mécanismes de résistance des organismes aux contaminants, au travers d’un modèle d’étude constitué par une souche de microalgue mutante, résistante à l’herbicide diuron.

Ces recherches pourraient nous permettre de mieux comprendre l’adaptation des espèces au stress chimique chronique.

(4) Étude du transfert trophique des polluants chimiques et des effets toxiques associés

Les organismes marins peuvent être exposés à la pollution chimique par différentes voies en fonction de leurs caractéristiques bioécologiques (organisme sessile filtreur, benthique, vagile…) ou des propriétés physico-chimiques des polluants eux-mêmes (hydrophobicité, persistance...). Ils peuvent ainsi absorber des polluants par contact avec les sédiments, la phase dissoute ou particulaire de la colonne d’eau, ou encore par la voie trophique. Cette dernière voie d’exposition est particulièrement impliquée dans la bioamplification des polluants chimiques dans les réseaux trophiques.

Les mollusques bivalves peuvent ainsi absorber des polluants via leur activité de filtration en ingérant du phytoplancton, source de nourriture et potentiel vecteur de contamination. Nous étudions ainsi au laboratoire le devenir des polluants et leurs effets sur la viabilité et la valeur trophique du phytoplancton marin, l’absorption de ces polluants par la voie trophique et les effets toxiques associés chez l’huître creuse.

(5) Proposition de marqueurs biologiques pour la biosurveillance du milieu marin

Les recherches réalisées au laboratoire permettent de contribuer au développement et à la proposition de biomarqueurs dans le cadre de la surveillance biologique du milieu marin. De par sa participation à l’organisation de campagnes à la mer, le laboratoire contribue notamment à la mise en application du programme de surveillance de la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (DCSMM) (2008/56/EC) pour le descripteur 8 concernant les contaminants chimiques et leurs effets biologiques.