Nom du laboratoire dans lequel se déroulera la thèse : Laboratoire d’Ecologie fonctionnelle et Environnement (UMR 5245), ENSAT, Toulouse

Mots clés : écotoxicologie, pesticides SDHI, métabolisme énergétique, santé de la faune sauvage, physiologie, comportement

Responsables de thèse : Camille LARUE HDR / Séverine JEAN : severine.jean@ensat.fr
Pour candidater : envoyer CV et lettre de motivation à severine.jean@ensat.fr avant le 30 avril 2021

Contexte scientifique

Les écosystèmes aquatiques d’eau douce sont considérés comme les plus dégradés par les activités anthropiques (Carpenter et al., 2011; Dudgeon et al., 2006). En effet, au cours des 50 dernières années, la densité des populations de vertébrés aquatiques d’eau douce a chuté de plus de 80% (Harrison et al., 2018; Reid et al., 2019). Plusieurs facteurs de stress interviennent mais il semble que la contamination par des substances chimiques soit l’une des premières causes de ce déclin (Dudgeon et al., 2006; Hamilton et al., 2017; Reid et al., 2019). Les poissons sont particulièrement affectés par ces différents facteurs de stress chimiques. De récents travaux ont mis en évidence que ces facteurs de stress avaient des effets aux différentes échelles d’organisation depuis l’échelle moléculaire jusqu’aux échelles individuelle, et populationnelle et qu’ils affectent en particulier les traits physiologiques (métabolisme énergétique) et comportementaux des poissons (Petitjean et al., 2019, 2020, 2021).

Les pesticides, détectés dans plus de 80% des points de suivi des cours d’eau métropolitains, contribuent pour une part importante à cette contamination et ses conséquences délétères sur les écosystèmes et les organismes aquatiques (Boivin & Poulsen, 2017; Bony et al., 2008; Gandar et al., 2017a; Polard et al., 2011). Depuis les années 2000, des fongicides de la famille des inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI), sont utilisés à grande échelle mais hormis le boscalid, les autres SDHi ne sont pas recherchés dans les hydro-systèmes. Le niveau réel de contamination des écosystèmes aquatiques aux SDHI reste méconnu et très probablement sous-estimé. Or, les SDHi bloquent la succinate déshydrogénase (SDHI), une enzyme mitochondriale universelle, impliquée dans la respiration cellulaire et l’homéostasie métabolique. Ce mode d’action laisse supposer que ces fongicides pourraient avoir des impacts particulièrement sévères sur de nombreuses espèces non-cibles comme les poissons, mais ces questions sont encore peu explorées. Certaines études sur larves de poissons ont montré des effets neurotoxiques et hépatotoxiques des SDHi altérant respectivement le comportement des individus et la régulation métabolique et énergétique, deux fonctions essentielles dans la réponse au stress (Qian et al 2019).

L’utilisation croissante de ces fongicides et leur présence probable dans l’ensemble des écosystèmes aquatiques questionnent. En effet, de nombreuses incertitudes résident quant à la dangerosité de ces substances pour les organismes non-cibles dans le cadre d’usages répétés, d’expositions prolongées à faible dose ou en combinaison avec d’autres facteurs de stress comme par exemple avec la présence de micro et nanoplastiques dans les rivières (Larue et al., 2021, Reis de Carvahlo et al., 2021). En effet, on sait que ces derniers sont capables d’adsorber les contaminants organiques comme les pesticides et d’en modifier le comportement et la toxicité en milieu contrôlé (Hai et al., 2020 ; Li et al., 2022). Enfin, peu d’études prennent explicitement en compte la variabilité intraspécifique de réponses aux stress chimiques entre populations, ce qui limite notre capacité à prédire les effets réalistes des pesticides sur la faune sauvage.

Objectifs de la thèse et méthodes

Ce projet de thèse a pour objectif d’étudier les effets des stress simples ou combinés sur l’intégrité et l’état de santé des poissons afin de mieux comprendre et prédire ces effets sur les individus et les populations. Il s’agira de mener une étude intégrative sur les effets des SDHi sur une espèce de poisson d’eau douce, le goujon occitan (Gobio occitaniae), dont le genre Gobio est très représenté en Europe et qui a fait l’objet de plusieurs travaux au laboratoire sur la réponse au stress. Pour cela, une démarche d’intégration des réponses de l’échelle moléculaire à l’échelle individuelle et populationnelle sera réalisée afin de comprendre les processus physiologiques mis en jeu et de prédire leurs répercussions potentielles à des niveaux d’organisation biologiques plus élevés.

Les questions de recherche se structurent autour de la chaine pression-expositions- impacts, déclinée en 3 sous-questions correspondant à 3 étapes opérationnelles, abordées par une combinaison originale d’approches de terrain et expérimentales en laboratoire et in situ.

1. Quel est le devenir des SDHI dans les systèmes aquatiques en fonction des usages et activités humaines? Quels sont les différents types de pollutions environnementales associées à ces contaminants ? Pour répondre à cette question, une cartographie des pressions liées à l’usage, au transfert et au devenir des SDHi dans les milieux aquatiques et d’état de santé des populations de poissons (indices somatiques, recherche de parasites, marqueurs physiologiques) sera réalisée à partir d’une étude de terrain au sein de la Zone Atelier PYGAR (Pyrénées-Garonne).

2. Quels sont les effets intégratifs des SDHI sur les poissons, des molécules aux individus ? Une approche expérimentale en laboratoire sera développée pour comparer les réponses de différentes populations prélevées le long d’un gradient de contamination aux SDHi en milieu naturel et exposées au SDHi boscalid en faible concentration. Des approches de vidéo- tracking seront ED 173 – SDU2E développées pour mesurer différents biomarqueurs comportementaux clés tels que l’activité, la sociabilité, l’exploration et l’alimentation. De plus, le métabolisme, trait physiologique central dans la réponse aux SDHI sera finement étudié via des mesures en chambres métaboliques. Des analyses histologiques, biochimiques et métabolomiques seront également combinées pour appréhender les effets des SDHI sur la santé aux différentes échelles d’intégration (Petitjean et al., 2020c, 2020a, 2020b, 2019).

3. Quels sont les facteurs de la variabilité de sensibilité aux SDHI dans les populations naturelles ? Dans le milieu naturel, les populations de poissons seront exposées à des facteurs de stress multiples englobant la pression SDHI et la présence de microplastiques entre autres. De plus, la variabilité intraspécifique (entre individus d’une même espèce) de réponse aux contaminants étant encore très peu prise en compte dans les études toxicologiques, cette question est centrale pour mieux comprendre les impacts sur les organismes non cibles. Pour aborder ces questions, une approche in situ d’encagement sera mise en place, afin de tester l’influence de ces différents facteurs (variabilité intraspécifique et quantité de microplastiques) sur l’impact des SDHI sur les poissons directement en conditions réalistes de multistress en rivière. De plus, des approches de translocations réciproques entre rivière seront mises en œuvre pour comparer les capacités de réponse plastique des poissons issus de différentes populations aux mêmes pressions environnementales.

Références

Petitjean Q, Jean S, Gandar A, Côte J, Laffaille P, Jacquin L. 2019. Stress responses in fish: From molecular to evolutionary processes. Science of the Total Environment, 684: 371-380
Jacquin L, A Gandar, A Perrault, M Aguirre-Smith, LeHénaff M, L De Jong, S Paris, P Laffaille, S Jean 2019. High temperature aggravates the effects of pesticides in goldfish. Ecotoxicology and Environmental Safety, 172:255-264
Petitjean Q, S Jean, J Côte, A Perrault, P Laffaille, L Jacquin. 2020. Direct and indirect effects of environmental stressors on fish health in human-altered rivers. Science of the Total Environment, 140657
Petitjean Q, L Jacquin, L Riem, M Cousseau, A Perrault, P Laffaille, S Jean. 2021. Intraspecific variability of responses to metal contamination and immune challenge across wild gudgeon populations. Environmental Pollution, 272: 116042

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: severine.jean@ensat.fr

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