Conséquences et mécanismes de l'adaptation à la contamination chimique en Seine – SequAdapt

Les travaux se répartiront en deux volets mis en oeuvre à la fois sur des organismes (individus et communautés) exposés en conditions contrôlées au laboratoire et des organismes prélevés sur des sites du bassin de la Seine présentant des contaminations métalliques contrastées, de façon à créer des situations possibles d'adaptation : -volet 1 : comprendre les mécanismes de l'adaptation du vivant dans les rivières sous pression urbaine par l'étude de la plasticité et de la réversibilité des régulations physiologiques impliquées dans la bioaccumulation chez le gammare et l'exploration des mécanismes génétiques à l'origine de la tolérance aux métaux pour les biofilms (occurrence/expression de gènes de résistance). - volet 2 : investiguer les conséquences de l'adaptation par une approche protéomique chez le gammare, et par l'évaluation des modifications de la diversité génétique et de profils fonctionnels chez les biofilms.

Les progrès dans les connaissances scientifiques escomptés du projet Sequadapt portent sur la compréhension des mécanismes d'adaptation des individus et des communautés des milieux aquatiques. Les recherches menées sont principalement académiques. Leur valorisation se fera principalement par la présentation des acquis au sein de la communauté scientifique.

Au-delà des réponses apportées pour la compréhension des phénomènes d'adaptation à la contamination, les méthodes de biologie moléculaire utilisées devront être adaptées aux organismes modèles du projet et pourront ensuite être réutilisées dans les laboratoires partenaires ou d'autres laboratoires pour un ensemble bien plus large de domaines.

Projet en cours.

Il est difficile d'évaluer les conséquences de la contamination chimique des milieux aquatiques sous pression urbaine sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. En effet, le lien entre une réponse biologique, mesurée par exemple à l'échelle d'un individu, d'une population ou d'une communauté exposés in situ, et la contamination chimique reste compliqué à établir du fait de la multiplicité des facteurs de perturbation mais aussi des phénomènes d'adaptation.
L'adaptation à une contamination chimique se caractérise par des phénomènes d'acclimatation physiologique et/ou de modification génétique de l'organisme exposé qui devient alors tolérant/résistant. A l'échelle de la communauté, elle s'accompagne aussi souvent de la disparition d'espèces sensibles. Pour comprendre et évaluer les impacts de la contamination chimique sur les organismes vivants en milieu urbain, il est indispensable de se pencher sur les phénomènes d'adaptation du biote aux multi-contaminations à faible doses typiques des milieux urbains. Le projet SequAdapt propose ainsi d'explorer à la fois les mécanismes à l'origine de l'acquisition de tolérance et les conséquences de cette acquisition sur deux modèles ayant fait l'objet de travaux de recherche récents en écotoxicologie : à l'échelle de l'individu (travaux sur le gammare) et de la communauté (travaux sur biofilms de rivière). Les travaux se focaliseront sur les métaux (en particulier Cu, Cd, Ni, Pb et Zn), contaminants non biodégradables et issus de diverses sources (effluents, érosion, retombées atmosphérique, etc.) dans le bassin de la Seine.
Les travaux se répartiront en deux volets, qui seront mis en œuvre à la fois sur des organismes (individus ou communautés) exposés en conditions contrôlées en laboratoire et prélevés sur sites du bassin versant de la Seine présentant des contaminations métalliques contrastées, de façon à créer des situations possibles d'adaptation.
- Le volet 1 portera sur l'étude des mécanismes à l'origine de l'adaptation. A l'échelle de l'individu, les travaux proposent d'investiguer la variabilité des cinétiques de bioaccumulation des métaux par des gammares pré-adaptés ou non à une contamination métallique. A l'échelle de la communauté, les travaux amèneront à faire le lien entre l'adaptation des communautés hétérotrophes des biofilms de rivière, mesurable par une acquisition de tolérance évaluée par une approche de type PICT (Pollution-Induced Community Tolerance), et l'expression de gènes de résistance aux métaux évaluée par RT-qPCR.
- Le volet 2 portera sur le coût écologique de l'adaptation. A l'échelle de l'individu, des approches enzymatiques et protéomiques permettront de mettre en évidence la variabilité des profils fonctionnels de gammares selon leur pré-exposition et possible adaptation à des contaminants métalliques. Pour les biofilms, l'acquisition de tolérance des communautés hétérotrophes sera interprétée en lien avec la diversité génétique des communautés bactériennes par séquençage haut-débit de l'ADNr 16S et par les profils fonctionnels des communautés hétérotrophes obtenus par des mesures d'activités respiratoires en microplaques.