des mol�cules polluantes exog�nes modifi�es avec ajout de groupements hydroxyl

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des mol�cules polluantes exog�nes modifi�es avec ajout de groupements hydroxyl Powered By Docstoc
					ECOTOXICOLOGIE
TABLE DES MATIÈRES

Chapitre I : Les Biomarqueurs ............................................................................................................................................................. 2

   I - Définitions ................................................................................................................................................................................... 2

   II – Caractéristiques des biomarqueurs .......................................................................................................................................... 2

   III – Différents types de biomarqueurs ........................................................................................................................................... 4

       A] Biomarqueur d’exposition ...................................................................................................................................................... 4

       B] Biomarqueur d’effet ............................................................................................................................................................... 5

       C] Biomarqueur de sensibilite ..................................................................................................................................................... 5

   IV – Rôle biologique des biomarqueurs .......................................................................................................................................... 5

   V – Développements récents : signification écotoxicologique des biomarqueurs ......................................................................... 5

   VI – Le suivi de la qualité de l’environnement ................................................................................................................................ 6

       A] Avantage et Inconveniants de l’utilisation des biomarqueurs en milieu naturel ................................................................... 6

       B] Approche « Multibiomarqueur » ............................................................................................................................................ 6

       C] Diagnostic environnemental ................................................................................................................................................... 6

Chapitre II : Les différents biomarqueurs pour la biosurveillance de l’environnement ..................................................................... 7

   I – Biomarqueurs biochimiques ...................................................................................................................................................... 7

   II – Biomarqueurs physiologiques : Indicateurs de stress environnementaux ............................................................................... 8

   III - Biomarqueurs histopathologiques ............................................................................................................................................ 9

   IV - Biomarqueurs morphologiques ................................................................................................................................................ 9

   V - Biomarqueurs immunologiques .............................................................................................................................................. 10

   VI - Biomarqueurs de la reproduction .......................................................................................................................................... 10

   VII - Biomarqueurs transgéniques ................................................................................................................................................. 11

   VIII - Biomarqueurs de génotoxicité ............................................................................................................................................. 11

Chapitre III : Les bioindicateurs ......................................................................................................................................................... 13

   I – Caractérisation des bioindicateurs ........................................................................................................................................... 13

   II – Differents types de bioindicateurs .......................................................................................................................................... 14

Chapitre IV : Radioecologie en environnement marin ...................................................................................................................... 14


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Chapitre V : Effets des perturbateurs endocriniens sur les organismes aquatiques ........................................................................ 16

   I – Le système endocrinien ........................................................................................................................................................... 16

      A] Cellules endocrines ............................................................................................................................................................... 16

      C] Les glandes endocrines chez les poissons téléostéens ......................................................................................................... 18

      D] Les récepteurs ...................................................................................................................................................................... 19

   II – Les perturbateurs endocriniens .............................................................................................................................................. 19

      A] Qu’est-ce qu’un perturbateur endocrinien ? ....................................................................................................................... 19

      B] Déterminaison du sexe et différenciation sexuelle chez les mammifères et les poissons ................................................... 19

      C] Polluants anthropiques ......................................................................................................................................................... 21

Chapitre VI : Resistance aux insecticides et Herbicides .................................................................................................................... 21

Chapitre VII : L’ecotoxicologie et les milieux .................................................................................................................................... 22

   I – Les métaux dans l’environnement ........................................................................................................................................... 23

   II – Toxicité des métaux et tolérance des plantes ......................................................................................................................... 24

   III – Les tests en écotoxicité .......................................................................................................................................................... 24

   IV – Tests de génotoxicité chez les végétaux ................................................................................................................................ 24

   V – Toxicité et tolérance des métaux chez les animaux ............................................................................................................... 24

   VI – Ecotoxicologie en milieu Aquatique : Le modèle corail ......................................................................................................... 25

   VII – Bioessais d’écotoxicologie .................................................................................................................................................... 26



Les diapositives illustrant ce cours ont été fournies sur version papier. En conséquence, il n’y a pas d’illustrations dans ce cours et
les paragraphes se reportent aux feuilles de cours, que vous devez vous procurer pour suivre.

CHAPITRE I : LES BIOMARQUEURS

I - DEFINITIONS

Un biomarqueur est un changement observable et/ou mesurable au niveau moléculaire, biochimique, cellulaire, physiologique
ou comportemental, qui révèle l’exposition présente ou passé d’un individu à une substance chimique à caractère polluant. Le
principe est de faire des mesures des molécules produites ou inhibées dans l’organisme en présence de toxiques, et de mesurer
la réaction des organismes à l’échelle cellulaire avant les effets toxiques létaux ou sub-létaux (perturbant l’organisme) (fig. 1,
définition d’un biomarqueur).

Il s’agit donc de mesurer les phénomènes de défense à des expositions toxiques (certaines protéines sont exprimées sous l’effet
d’un produit) en utilisant des outils de diagnostic, et exploiter ces informations en gestion des risques (surveillance, etc…). En cas
de pollution de l’environnement, s’il y a un flux permanent (pas de retour à l’état normal), les pressions polluantes peuvent
entrainer un dérèglement (inhibition ou surexpression des molécules de défense de l’organisme).

II – CARACTERISTIQUES DES BIOMARQUEURS



Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/)                                                                                                                   Page 2
Les biomarqueurs sont à différencier des bioindicateurs qui sont des organismes dit « sentinelles ». Leur sensibilité n’est pas la
même. Ces bioindicateurs peuvent être présents dans le milieu (mais la variabilité risque d’être importante en fonction des
endroits choisis) et on peut les étudier au cours du temps (fig. 2, caractéristiques des biomarqueurs).

A tous les niveaux, il est possible de lutter contre les toxiques. Il y a des phénomènes de compensation visant à tolérer un
certain niveau de pollution, jusqu’au débordement qui fait passer la pollution au niveau supérieur, comme sur le diagramme
suivant




    Pollution
 (Métaux lourds)
                                  Niveau cellulaire ou subcellulaire

                              Détoxication via granules ou métallothionéines
                           (protéines riches en cystéines ou les souffres se lient                              Perturbations des voies
                                                  2+    2+    2+
                          aux cations divalents Zn , Cu , Cd , métaux essentiels           Débordement
                                                                                                                     biochimiques
                                mais dangereux à forte dose) ou encore les
                          phytochélatines dont on envisage d’utiliser des plantes
                           génétiquement modifiées en excès de phytochélatine
                                      pour détoxifier les sols pollués.




        Stress physiologique
                                                                                 Niveau physiologique
    (individus faibles, reproduction          Débordement                     Compensation par changements
    inhibée, vulnérabilité au stress)
                                                                             comportementaux et adaptations
                                                                                     physiologiques




                                                         Organisme
                                                                                                                    Mort ou absence
                                                                                                Débordement
                                           Compensation par survie individuelle ou                                  de reproduction
                                        changements dans l’allocation de l’énergie, afin
                                          de pouvoir alimenter en priorité le cerveau




                                                                                Population
     Espèce absente                     Débordement           Pour les individus survivants, compensation par
                                                                immigration ou tolérance génétiquement
                                                                                   acquise




                                                            Communauté

                                            Disparation de l’espèce, voire extinction dans le
                                             cas des espèces non-migratoires (ex : abeilles)




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Les critères d’évaluation des biomarqueurs sont les suivants :
     1. Indicateur de contamination (surveillance et dépistage)
     2. Sensibilité
     3. Spécificité vis-à-vis des espèces et des substances chimiques
     4. Clarté d’interprétation, pas de risque de confusion avec les réponses physiologiques liées aux facteurs de stress
          environnementaux (ex : acidification des sols) qui changent dans le temps.
     5. Réponse dose et temps dépendante
     6. Maintien de cette réponse : pas de diminution, réversibilité
     7. Fiabilité de cette réponse
     8. Prédictibilité des effets écotoxicologiques au niveau populationnel, communautaire)
     9. Biosurveillance
     10. Quantifiable via des techniques
     11. Passe la validation sur le terrain via des méthodes mises en place par les laboratoires

Les biomarqueurs ont donc une bonne signification écologique et permettent de caractériser la pollution avant les effets létaux,
mais il est souvent difficile d’interpréter (absence de grilles, forte influence des facteurs environnementaux naturels, mobilité
des organismes prélevés qui vont vouloir migrer vers des zones moins polluées) et c’est parfois délicat de les mettre en place ou
de les prélever.
Ils servent d’indicateurs d’exposition (quantification de la présence d’un xénobiotique), d’indicateurs d’effets (quantification des
effets d’un xénobiotique), et d’indicateurs prédictifs (prédire les effets potentiels d’un xénobiotique au niveau écologique avant
qu’il ne soit trop tard – Initiatives comme la directive cadre sur l’eau, etc.…). Toutefois, la relation de cause à effet est difficile à
faire entre les perturbations et les réponses, on néglige parfois trop la validation sur le terrain lorsqu’on développe un
biomarqueur, et il est parfois difficile de prédire les risques écotoxicologiques (absence de lien entre la réponse du biomarqueur
et l’effet sur la population). Des méthodes chimiques simples et efficaces leur sont donc parfois préférées.

III – DIFFERENTS TYPES DE BIOMARQUEURS


A] BIOMARQUEUR D’EXPOSITION

Il permet la mise en évidence d’une exposition actuelle ou passée à un polluant. Ils indiquent donc l’exposition au polluant, mais
sans fournir d’information quant aux effets délétères sur les organismes. C’est un effet simple, observable ou mesurable,
l’activation ou l’inhibition d’un paramètre de l’organisme.
      C’est le cas par exemple du Glutathion, déjà présent à un niveau basal dans l’organisme, qui est un moyen tampon
          pour faire face à un polluant ou un stress en le piégeant ; son accumulation est donc significative de la présence d’un
          polluant.
      C’est aussi le cas de la formation d’adduits à l’ADN chez l’homme ou l’animal, qui est un biomarqueur d’exposition à
          des molécules cancérigènes ou génotoxiques.
      On retrouve aussi l’activité AChE (acétylcholine estérase) qui est un biomarqueur d’exposition aux pesticides
          (organophosphorés et carbamates) car c’est une molécule impliquée dans les influx nerveux bloquant le système
          nerveux des organismes visés. Les concentrations d’inhibition sont variables d’un organisme à l’autre, il faut donc
          travailler sur plusieurs organismes différents.

Ces biomarqueurs indiquent que le polluant est donc présent dans le milieu et a pénétré l’organisme. Ils résultent de
l’interaction du polluant avec des molécules biologiques de l’organisme, augmentant ou diminuant la concentration. Les
molécules toxiques sont en fait prises en charges et transformées par des enzymes de phase I (EPI) dans le foie qui vont les
rendre plus solubles en liant un O-H. On peut ainsi avoir élimination des substances, ou au contraire bioactivation (le
xénobiotique devient un composant toxique). On peut alors avoir passage par une enzyme de phase II (EPII) pour tenter de
l’éliminer de nouveau par exemple en liant l’élément à des cofacteurs (cas du glutathion). La bioactivation due à l’enzyme de
phase I conduit parfois à une espèce plus réactive qui a perdu un électron : c’est une espèce radicalaire, capable de se lier à
n’importe quoi (ADN, lipides…) conduisant à une fragmentation et donc potentiellement un effet cancérigène.

L’activité BPO est un biomarqueur d’exposition aux HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) tels que le benzoapyrène
(BAP), contenu dans le pétrole. Par l’action de CYP1A1, une enzyme de phase I, il peut, s’il n’est pas pris en charge par une

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enzyme de phase II, devenir une quinone qui va se lier à l’ADN. Cette activité mesure donc la capacité de l’enzyme à transformer
la molécule.

Petite digression sur le travail en laboratoire : En laboratoire, il est essentiel de connaitre la Dose Létale 50 (DL50) d’un produit,
afin de pouvoir ajuster le travail sur une concentration 10 fois moins forte afin de limiter les morts (à la fois du au produit mais
aussi aux mécanismes de défenses qui induisent des apoptoses localisées).


B] BIOMARQUEUR D’EFFET

Les biomarqueurs d’effet indiquent à la fois l’exposition au produit chimique et les effets délétères qui se sont produits au
niveau de l’organisme (cible plutôt moléculaire). L’effet est complexe (pénétration dans l’organisme, circulation dans le sang, le
foie, le système digestif, effets pouvant être critique en fonction de l’organe, car ils n’ont pas tous les même disponibilités en
enzymes de métabolisme et de défense) et observable et/ou mesurable à différents niveaux d’organisation biologique, de la
fraction subcellulaire à l’écosystème (fig. 3, effet des polluants à différents niveaux d’organisation).

On distingue :
    -    des Biomarqueurs d’effet « spécifiques » (molécule étrangère à la biologie de l’organisme, cible un organe précis, ou
         une espèce précise). Ils sont rares et reste très théoriques. Il y a une réponse spécifique de l’organisme entier ou de
         tissus pouvant être associés à une classe de xénobiotiques.
    -    Des biomarqueurs d’effet « non-spécifiques » (s’applique à tous les organismes, ce sont des polluants ubiquitaires). Ils
         sont très nombreux.

Les produits des industries mis sur le marché de nos jours doivent répondre aux exigences de la règlementation REACH, pour
l’élaboration de laquelle les biomarqueurs furent très utiles, et ils le sont aujourd’hui pour savoir si on répond ou pas à ces
exigences.


C] BIOMARQUEUR DE SENSIBILITE

Ils renseignent sur la sensibilité de l’organisme en réponse à une contamination par un polluant. Ils permettent par ailleurs de
définir les limites de sensibilité de l’organisme (résistance / adaptabilité), et d’évaluer les variations de la sensibilité de
l’organisme en réponse à une contamination par un polluant.

La résistance est une baisse de la sensibilité génétique en réponse à la sélection par l’action des molécules toxiques. Si la
sensibilité baisse, les organismes deviennent résistants. Elle est utilisée comme biomarqueur de sensibilité, c’est l’acquisition
génétique d’une nouvelle faculté. Une exposition longue à un toxique peut donc provoquer une baisse de la sensibilité (ex :
sensibilité aux carbamates) sélectionnée évolutivement.

IV – ROLE BIOLOGIQUE DES BIOMARQUEURS

Le biomarqueur est un outil de surveillance de l’état de santé des organismes : s’il y a une réponse, c’est qu’il y a eu une
exposition, donc lorsqu’il y a eu une exposition, elle devient un outil de surveillance. La concentration et la durée de l’exposition
permettent d’analyser les effets du polluant et le rôle fonctionnel des biomarqueurs. Ce sont les deux paramètres les plus
importants – toutes les substances sont toxiques, tout dépend de la dose ! (fig. 4, rôles et réponses aux biomarqueurs en
fonction de la concentration).

L’homéostasie est l’équilibre normal de l’organisme, et est sous le contrôle des biomarqueurs B1, qui sont là pour maintenir
cette homéostasie en ayant un rôle tampon. Cela ne marche qu’avec un effet faible du polluant. Sinon, la réaction de
l’organisme exposé à des polluants toxiques peut être un effet compensatoire (biomarqueurs B2) dans lequel on évite une
perturbation irréversible qui aurait lieu s’ils n’intervenaient pas (traduit une « souffrance » avec guérison favorable). Au-delà de
ça, on a un effet non-compensatoire (biomarqueurs de non-compensation B3 et B4, altération grave plus ou moins irréversible
au passage des polluants, survie difficile des individus et de leur descendance).

La capacité de dégradation d’une substance à une influence directe sur la durée d’exposition : elle est inversement
proportionnelle. Les essais d’écotoxicologie visent à mettre en évidence les effets obtenus entre la dose seuil et la dose létale.
Cela permet de mettre en place les concentrations/doses acceptable, c'est-à-dire que jusqu’à cette concentration journalière, il
n’y a pas de danger pour l’environnement.

V – DEVELOPPEMENTS RECENTS : SIGNIFICATION ECOTOXICOLOGIQUE DES BIOMARQUEURS

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La méthodologie est un outil essentiel de surveillance et d’analyse d’un milieu. Il existe très peu d’exemples qui établissent la
relation observation sur un organisme  effet à très long terme sur la population. Il est difficile de s’affranchir des paramètres
naturels et environnementaux, qui influencent la réponse des biomarqueurs. En règle générale, on peut utiliser la modélisation
(test en laboratoires, microcosme / mésocosme).

Il existe des biomarqueurs de pollution, qui sont un plus par rapport à l’analyse chimique. Ils permettent la recherche de la
signification écotoxicologique des niveaux de contamination rencontrés ou présumés. On recherche donc des systèmes
susceptibles de rendre compte de l’intégration de pollution (fig. 5, méthodologie d’évaluation des effets écotoxicologiques).

VI – LE SUIVI DE LA QUALITE DE L’ENVIRONNEMENT

Les biomarqueurs sont des outils de détection pertinents des pollutions dans l’environnement. Leur utilisation nécessite un
grand nombre de précautions (bonne caractérisation physico-chimique et écologique des écosystèmes).


A] AVANTAGE ET INCONVENIANTS DE L’UTILISATION DES BIOMARQUEURS EN MILIEU NATUREL

Voir fig. 6a et 6b.


B] APPROCHE « MULTIBIOMARQUEUR »

On part du constat simple qu’un seul biomarqueur ne suffit pas. On va donc développer des approches avec plusieurs
biomarqueurs, à différents niveaux d’organisation, pour diagnostiquer les effets de polluants sur les individus, et évaluer les
risques encourus par l’écosystème tout entier (associé à des études écologiques), afin d’obtenir une image réaliste de l’état de
santé des écosystèmes.


C] DIAGNOSTIC ENVIRONNEMENTAL

La lutte contre la pollution s’organise de la façon suivante :
       Phase 1 : « Etat des Lieux » et diagnostic de la pollution
       Phase 2 : Choix de la stratégie, détermination des objectifs à atteindre
       Phase 3 : Action pour diminuer la pollution
Il existe des outils pour chaque phase.

Lors de la phase 1, on évalue le risque. Le risque d’effet toxique (entrainant une perturbation de l’écosystème) est l’interaction
du danger et de l’exposition. Il y a donc nécessité de calcul, évaluation du danger (appréciation du degré de toxicité des
                                                                     er
substances) par les différents tests disponibles (DL50, DL de 1 effet). Le risque expérimental dépend du milieu et de
l’exposition. La phase 1 passe également par l’observation des effets réels sur les écosystèmes, via les bioindicateurs et les
biomarqueurs.

Lors de la phase 2, on définit les objectifs à atteindre, c'est-à-dire les objectifs qui vont permettre de diminuer le niveau des
sources de pollution. Il convient donc de déterminer le niveau de perturbation « acceptable » du milieu, c'est-à-dire le niveau ou
le risque d’effet écotoxique est négligeable. Cette analyse s’appuie sur l’interrelation entre le danger et l’exposition pour donner
le risque.

Prenons un exemple concret, celui d’un lac qui souffre d’importants rejets venant de la ville (via les égouts), du trop de
phosphore dans les engrais des champs, et d’un excès d’excréments d’oiseaux riches en azote, le tout amenant à une invasion
d’algue trop importante. Premièrement, il faut définir les valeurs de PEC acceptables pour que le rapport PEC/PNEC soit
inférieur à 1. Ensuite, imaginer des systèmes permettant de réduire l’apport : construire des infrastructures dans le village,
éloigner les oiseaux avec des sondes, diminuer le phosphore dans les engrais. Ces solutions ont entrainé une baisse de la masse
algale.

La phase 3 est bien plus politique, car il faut déterminer des programmes d’action (enjeux techniques et financiers) pour
diminuer les sources de polluants. Il faut ensuite s’assurer de l’adéquation de ces actions avec les objectifs définis, tout au long
de leur mise en œuvre, en s’appuyant sur des indicateurs d’évolution comme les bioindicateurs.




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                                                                                          Evaluation du
                                           Analyses                                          risque
                                          chimiques




                                                                    Evaluation du
                                                                       danger
                                                                                                           Si PEC/PNEC > 1
                             Etats des Lieux




                                                                                            Définition
                                                                                          d’objectifs de
                                        Bioindicateurs                 Rejets               réduction




                                                              MILIEU

CHAPITRE II : LES DIFFERENTS BIOMARQUEURS POUR LA BIOSURVEILLANCE DE L’ENVIRONNEMENT

Il existe différents types de biomarqueurs que l’on peut observer :
      1. Altérations génétiques
      2. Biochimiques (incluant produits métaboliques en enzymes)
      3. Physiologiques
      4. Histopathologiques / Morphologiques
      5. Immunologiques (prélèvement sanguin révélant la présence de métaux ou de maladies auto-immune déclenchée)
      6. Associés à la reproduction
      7. Fabriqués par l’Homme (OGM)

On utilise donc des biomarqueurs en réponse à différentes classes de polluants (fig. 7)

I – BIOMARQUEURS BIOCHIMIQUES

Ce sont par exemple les produits métaboliques, que l’on peut quantifier. Ce sont soit :
    -    Des produits dérivés des réactions de biotransformation, qui sont des molécules polluantes exogènes modifiées avec
         ajout de groupements (hydroxyl, carboxyl, etc…) par une enzyme de phase 1 donnant un métabolite primaire, modifié
         ensuite par une enzyme de phase 2 (liaison à un cofacteur endogène) excrétée.
    -    Des métabolites endogènes, produit des voies métaboliques normales pouvant être quantitativement ou
         qualitativement en rapport à une exposition de l’organisme au stress
    -    Des métabolites impliqués dans la détoxication (ex : glutathion).




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Ça peut aussi être des enzymes, qui vont catalyser les réactions biochimiques essentielles pour les fonctions normales de tous
les organismes et se caractérisent par une spécificité de substrat, une régulation complexe et forte (passant par un facteur
limitant) et une relation avec des mécanismes d’action spécifiques, utile lorsqu’on veut trouver la famille chimique d’un produit.

II – BIOMARQUEURS PHYSIOLOGIQUES : INDICATEURS DE STRESS ENVIRONNEMENTAUX

Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. Les notes suivantes sont une prise de notes corrigées, associées aux figures
correspondantes.

Le stress est un « état produit par un facteur environnemental (ou autre) qui dépasse les capacités d’adaptation de l’animal ou
qui perturbe son fonctionnement normal jusqu’à réduire toute chance de survie ». Ça peut être quelque chose de chimique, la
température ou même la prédation. Un stress va influer sur le comportement d’un organisme : c’est la toxicité
comportementale (fig. 8).

Il existe différents types de biomarqueurs physiologiques de stress :



                    STRESS                                                       POISSON
  - Chimique (exposition à des contaminants et
         polluants, hypoxie / acidification)
       - Physiques (confinement, transport)
      - Perçus (présence de prédateur, sons)




           Réponses primaires                             Réponses secondaires                        Réponses tertiaires

       Augmentation de catécholamines                                                                   Changements dans
                                                           Changements métaboliques,                    l’organisme entier,
          (épinéphrine) par les cellules
                                                            cellulaires, immunitaire et                   modification du
     chromaffines médullosurrénaliennes
                                                                 osmorégulation.                          comportement.
      et de corticostéroïdes
Def à chercher : EROD PECpar l’adréno-
                              PNEC                           Hématologie également.
                     cortex



Glycogénolyse comme biomarqueur
La stimulation de la glycogénolyse dans les cellules hépatique est musculaire, ou synthèse rapide d’ATP, c’est un biomarqueur
déconseillé en cas d’étude d’un stress a long terme, parce que si on fait ça et qu’on regarde à 15 j, on a un niveau zéro –
marqueur se manifeste dès le premiers instants du stress. Donc marche bien si on est dans ce cas.

Corticostéroïdes comme biomarqueurs
Autre biomarqueur : libération des corticostéroïdes par l’adréno-cortex  réponse retardée au stress. C’est la réponse à un
stress général (manipulation, capture), pas de spécificité par rapport a un stress. La c’est le cas animal mais ça marche aussi en
plante. En tout cas c’est un indicateur d’état ou de mauvais état de l’organisme. Ils sont impliqués dans la stimulation de la
néoglucogenèse et glycogénogénèse dans le foie, les muscles, les tissus adipeux et les autres tissus, participent à la stimulation
du catabolisme lipidique et protéinique. Aussi un rôle anti-inflammatoire et immunosuppresseur. Sensible aux facteurs
génétiques, du développement et environnementaux. Chez les poissons le cortisol joue un rôle d’osmorégulation.
Augmentation du glucose sanguin, pression sanguine, acides aminés etc.… par le cortisol (fig. 9). Si le stress est maintenu, ça ne
suffit pas => dérégulation importante (due même à l’augmentation du cortisol !). Le stress n’est pas sans conséquence sur le bon
comportement de l’organisme et surtout sa survie.

Acide lactique comme biomarqueur
Il peut y avoir une augmentation d’acide lactique au niveau du plasma du a une augmentation de stress. C’est un moyen aussi de
pouvoir corréler l’effet du stress et l’activité musculaire de l’organisme.
Aussi, concentration en éléments essentiels de l’organisme : changement indiquent un déséquilibre hydrominéral,
dysfonctionnement potentiel de l’osmorégulation. Ions na+, cl- (facile à mesurer) etc. et osmolalité (facile à mesurer).
Organismes qui passent de milieux différents, adaptation nécessaire de mécanismes de contrôle de la balance hydrominérale.


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Perturbateurs Endocriniens, qui miment les effets des hormones naturelles – on arrive a des organismes qui ne peuvent pas
migrer de l’eau douce à l’eau salée à cause de ça. Difficulté entrainant un désastre écologique.

Les HSP comme biomarqueur
Aussi, « heat shock proteins » HSP, les protéines de stress – répondent à un stress au sens large : HSP90 et HSP70. On observe
l’augmentation dans les cas indiqués mais aussi dans d’autres stress – faible spécificité. On peut observer des variations des hsp
au cours des cycles de vie (sensibilité aux variations dus aux saisons, etc.…) Il faut donc avoir bien en tète les conditions dans
lesquelles on se trouve avec notre organisme et de connaitre parfaitement bien sa physiologie avant de le soumettre à un stress.
Sur le terrain, ce n’est pas si simple, alors qu’en labo ça se fait facilement. Du coup, on ne sait pas trop.

Le stress oxydant comme biomarqueur
Aussi, il y a des enzymes de stress oxydant : végétal et animal, participent au maintien de l’homéostasie cellulaire. Superoxyde
dismutases, catalases, gpo. Car tout stress produit des dérivés réactifs oxygénés. Enzymes parfaitement mesurables,
quantifiables, et que l’on peut observer pour essayer de les réduire ces ROS, tamponner le stress. Pas forcément spécifique par
rapport à une nature chimique spécifique (ça veut pas dire qu’on peut avoir une réaction a des trucs qui n’ont rien avoir genre
hydrocarbures etc.)

Biomarqueurs liés au métabolisme énergétique
Ensuite on a les marqueurs liés au métabolisme énergétique. Encore pas spécifiques – marqueurs de « médecins généralistes »
état général de bonne ou mauvaise sante d’un organisme. Cela nécessite quand même une bonne connaissance du métabolisme
à l’état d’équilibre et/ou l’existence d’une population contrôle de référence. Histoire d’avoir un référentiel.
On regarde aussi la charge énergétique en adénylates (CEA) c'est-à-dire atp adp amp  mesure de l’énergie potentiellement
disponible sous forme du pool adénylique.
On peut aussi dégrader des marqueurs du métabolisme énergétique en relation avec l’utilisation des réserves stockées sous
forme de glucides protides ou lipides.
On peut aussi regarder la calorimétrie corporelle.
Tout cela va permettre d’établir la part d’énergie fournie à l’organisme et qui va être attribué à différentes fonctions essentielles
pour l’organisme.

III - BIOMARQUEURS HISTOPATHOLOGIQUES

Il faut savoir également qu’on peut faire des coupes histologiques quelque soit les organismes étudiés (fig. 10). Apporte des
informations sur les tissus mais aussi sur les lésions qui peuvent être causées au niveau stress, qui signalent les effets qu’une
exposition ponctuelle ou continue à des agents toxiques peut causer. Les histopathologistes sont rares malgré qu’on les cherche
il faut des gens calés. Ce sont des biomarqueurs d’effets et d’exposition, spécifiques d’un type d’organe ou de cellules
(localisation de lésions dans cellules ou organes spécifiques). C’est une des méthodes de détection qui est le plus rapide et c’est
avantageux car application au terrain – contrôle rapide de sites potentiels de lésions. Des fois on peut faire des coupes de peu
de tissus sans tuer tout l’animal. On peut vouloir travailler sur l’œuf ou les larves. Ce sont des lésions persistantes qui vont
persister au-delà d’un temps d’exposition.
Il y a donc une nécessité de distinguer les effets des toxiques de ceux de la maladie, des variations physiologiques, des toxines
naturelles (cyanotoxines libérés par des algues, etc…). Il faut donc une parfaite connaissance de l’anatomie microscopique à
l’état normal. Il faut détecter des altérations dépendantes à notre propre collection de tissus à comparer à des tissus normaux.
Interprétation hautement dépendante de l’expérience du chercheur. Interprétation plutôt subjective et qualitative.
Les différents types de lésions : nécroses inflammation, etc. Hyperplasie : plein de cellules surnuméraires, hypertrophie :
croissance excessive, augmentation de la taille des cellules. Cytomégalie : hyerperplasie spécifique d’organites intracellulaire.
Néoplasie : croissance anarchique de la masse de cellule anormales (formation de tumeurs).
b-HCH : hexachlorocytohexane, interdite maintenant ici mais en Amérique non. Pour traiter le café et tout… montrer ici l’impact
que ça pouvait avoir. Hypertrophie lié à l’exposition à cette substance. Effet oestrogénomimétique.

IV - BIOMARQUEURS MORPHOLOGIQUES

Biomarqueurs spécifiques d’un type d’organe cette fois. Ils signalent les effets d’une exposition, ponctuelle ou continue. On a
commencé à observer une réduction du pénis des alligators à cause d’un insecticide  ça a mis le feu au poudre pour l’opinion.
Observé aussi chez les grenouilles avec des pattes surnuméraires. Il a fallu pour ça que les perturbations physiologiques durent
un certain temps. On peut avoir des manips de ce type liées à de nombreux polluants, conditions physiologiques, maladies,
parasites, nutrition. Passe par des statistiques, donc, pour différencier les états de manière significative. Différents types de
biomarqueurs morphologiques : déformations (bec des oiseaux, squelette des poissons, membres des grenouilles – et pattes
surnuméraires.


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Premiers indices organosomatiques : simple, index hépatosomatique, gonadosomatique, viscerosomatique, splénosomatique
etc… prélever l’organe, peser etc. pour voir si y’a hypertrophie des différentes organes : poids organe / poids corps x 100 –
index. Egalement un facteur de condition – longueur / poids ce rapport donne une indication sur l’état physiologique.
Les caractéristiques de ces biomarqueurs : pas de sensibilité particulière au stress, forte variabilité a différents
facteurs (nutrition, facteurs environnementaux, stades de la vie, faible spécificité et inducteurs de stress généraux).

V - BIOMARQUEURS IMMUNOLOGIQUES

On a aussi des marqueurs immunologiques : surpeuplement, changements rapides de la qualité de l’eau, capture => facteurs de
stress qui vont affecter le système immunitaire des poissons. Normalement on a une distinction entre le soi et le non-soi
(protection contre les infections) – ici, distinction du soi normal et du soi anormal : réponse a l’altération des tissus, à une
blessure (réparation).
On a plusieurs types : les réponses immunes innées (immunité non-spécifiques). Ce sont des réponses rapides, dont la pré-
exposition n’accroit pas son efficacité. Ca implique des barrières physiques de protection telles que la peau le mucus les
secrétions. Une fois les barrières franchies, arrivées des granulocytes phagocytaire (neutrophiles, éosinophiles), des
monocytes/macrophages, cellules cytotoxiques non-spécifiques. On essaye de faire des relations entre les maladies auto-
immunes et les toxiques.

On a les réponses immunes acquises ou immunité spécifique : réponses antigènes anticorps – réponses dépendantes de
lymphocytes. Plus rapides et plus efficaces. Transposition faisable de l’homme aux animaux très facilement etc.…

Le système immunitaire est sensible aux xénobiotiques pour la plupart des cellules immunitaires qui circulent en permanence
entre le sang et les tissus. Elle dépend de la prolifération et différenciation des lymphocytes B, T et des monocytes – cellules
effectrices, passe par une communication intra et intercellulaire. Le système est contrôlé par la réponse au stress du système
hépato-neuroendocrinien (fig. 11). L’immunodépression peut être causée par un stress et rend faible contre les maladies Peut
même provoquer une immunostimulation.
Les biomarqueurs de l’altération du système immunitaire peuvent être recherchés a différents niveaux – test sanguins par
exemple ; l’hématocrite, leucocrite, comptage de cellules circulantes spécifiques, niveaux d’immunoglobulines sériques, et la
quantité de protéines plasmatiques. Ce sont les tests globaux que l’on fait. Ensuite on peut cibler plus spécialement l’immunité
spécifique ou non-spécifique en fonction des marqueurs qu’on choisit de mesurer – sur tous les organismes, comme les moules.
Pour les mesures de l’immunité non-spécifique on a les phagocytes : pourcentages et indices d’engloutissement etc… Sinon,
mesure de l’adhérence des cellules phagocytaires sur le plastique et le verre – outil de mesure du bon fonctionnement des
cellules phagocytaires. La pinocytose : engloutissement des fluides par les cellules. Aussi l’action des macrophages, neutrophiles,
la chemotaxie, et l’activité cytotoxique cellulaire non-spécifique (lyse de cellules cibles).
Pour ce qui est de l’immunité spécifique, on fait ça en mesurant le taux de rejet, d’anticorps circulants, le nombre de cellules
sécrétrices d’anticorps (différents tests). Activation des cellules T cytotoxiques : estimation de l’immunité spécifique et cellulaire.


VI - BIOMARQUEURS DE LA REPRODUCTION

On a ensuite les biomarqueurs de la reproduction (fig. 12). Contrôle par le système endocrinien d’un certain nombre
d’hormones conduisant l’organisme à être male ou femelle. Vitellogenine, permet a l’œuf se développer bien – elle est
synthétisé surtout chez la femelle du coup, mais chez les males on peut en observer à cause de perturbateurs ! C’est une
lipoprotéine servant de nutrition à l’œuf. Car en fait ces polluants perturbent l’axe hypothalamo-hypophysaire, et du coup il se
passe ça.
La plupart des facteurs de stress ont un impact sur la reproduction – production d’hormone stéroïdienne, la survie, la croissance
le développement. On peut aussi avoir une variabilité de la réponse à cause de facteurs : tolérance, adaptation et résistance vis-
à-vis de la pollution chronique, variabilité naturelle : intra, inter-espèce, temporelle. Chez les organismes aquatiques, y’a des
passages alternatifs de male à femelle ; des connaissances physiologiques sont nécessaires pour observer ça, car il faut toujours
comparer à des référentiels, car des trucs peuvent être normaux ou facilités à certaines périodes de la vie.

Ils sont regroupés en 3 catégories : biomarqueurs endocriniens, biomarqueurs associés aux organes/tissus de la reproduction,
biomarqueurs associés au développement.

Biomarqueurs endocriniens : les hormones – concentrations hormonales plasmatiques  synthèse, sécrétions, métabolisme,
élimination. Ce sont donc des choses qu’il va falloir chercher à mesurer vraiment précisément. Faut un matériel biologique en
quantité suffisantes, que le cycle hormonal soit connu (annuel, mais aussi jours nuits – cycle circadien !). Influence d’autres
facteurs comme l’âge, le sexe, la nourriture également. En tenir compte pour ne pas influer sur les variations des réponses.


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Il y a différents types d’indicateurs des perturbations endocriniennes (fig. 13). Gonadotropines : substances qui vont modifier les
structures gonadiques – hormones stéroïdiennes etc.… pas facile l’observation car on observe l’effet final alors qu’il peut y avoir
eu plusieurs niveaux etc.… du coup faut bien décortiquer tout ça. Tributylétain, perturbateur provoquant une masculinisation.
Concentration très grande, en plus on les retrouve dans les sédiments et tout. Il a pour action d’inhiber l’aromatase (CYP19).
Exemple du prochlorase, substance mesuré dans taux assez élevés dans le lac Léman. Du coup beaucoup d’activités de
recherche sur eux, impact sur la fertilité (fig. 14).
On a aussi d’autres indications de perturbations endocriniennes : Nous avons sur tous nos tissus des récepteurs spécifiques aux
hormones stéroïdiennes. Peuvent être à la surface au niveau des membranes. Organes sous le contrôle d’hormones qui peuvent
être soumises à un stress  on peut a ce moment la mesurer quantifier des variations. On peut également mesurer la
vitellogenine ou le ratio des sexes, la possibilité de réversion (pourcentage par rapport à la population totale ou l’un par rapport
aux autres). Chez les oiseaux augmentation du ratio femelle/male du a des composés ostrogéniques présent dans
l’environnement – féminisation des embruns male ; mortalité supérieure chez les males.
Egalement une observation simple, les caractéristiques sexuelles secondaires – taille du larynx chez les grenouilles, morphologie
anormale de l’appareil reproducteur (petit pénis des alligators, hypertrophie clitoridienne). Altération du comportement,
typique chez les goélands (femelle ne couvaient plus leurs œufs, et ne les protégeaient plus). Réponses aux phéromones :
puisque certains organismes dépendent de ça, les perturber c’est la possibilité de générer des perturbations de la reproduction.

Biomarqueurs des perturbations et la reproduction associés aux gonades – index gonadosomatique, anomalies des gonades et
gamètes (morphologiques et histologiques) – aprazine, perturbant du système endocrinien, interdite de production… mais reste
en vente ! Apparition de gonades femelles et de testicules (hermaphrodismes). Tissus gonadiques males dans lequel on peut
retrouver des oocytes. On a aussi perturbation de la motilité spermatique (durée et vélocité, trouvé chez les panthères de
Floride – faible concentration en spermatozoïdes, faible volume de sperme, faible motilité, forte incidence de sperme anormal).
Agriculteurs touchés en plein, du coup cancers, maladies neurodégénératives etc.
Atrésie aussi – dégénérescence et nécrose des oocytes. Chez les tissus femelles aussi on observe des problèmes donc.

VII - BIOMARQUEURS TRANSGENIQUES

On a aussi les biomarqueurs transgéniques : ce sont des biomarqueurs utilisés pour une meilleure compréhension des
fonctionnements des cellules qui vont permettre de mettre en évidence la façon comment sont contrôlées certaines cibles.
Eléments de réponses situés dans les régions promotrices, liaisons a ces éléments activant en cascade les gènes situés en aval –
utilisés pour faire des enzymes, etc.… on va les mettre en amont de gènes pour la luciférase par exemple, capable de
transformer certains substrats en produit luminescent. On estime que le taux de luminescence sera proportionnel au taux de
substance dans le milieu (fig. 15). On va fabriquer des organismes génétiquement modifies utiles pour vérifier la présence. Peut
se faire aussi sur des lignées cellulaires, au niveau cellulaire.
On peut choisir des éléments de réponse inductibles spécifiquement par une classe de polluant afin d’identifier la nature de la
pollution sur le terrain : AhrE – élément de réponse spécifique au récepteur AH, qui reconnait les HAP (CYP1A1 impliqué dans la
transformation des HAP… eh bien le Ahr est le récepteur présent - HAP se lie au AhR, qui se lie au AhRE en amont des gènes
pour le CYP1A1). MRE pour le métal, ERE, RRE, XRE – xenobiotic responsive element. On peut moduler la sensibilité du système
en modifiant le nombre de copie de l’élément de réponse, la séquence nucléotidique.


VIII - BIOMARQUEURS DE GENOTOXICITE

Définitions
Biomarqueurs de génotoxicité. Génotoxicologie : science qui étudie les interactions d‘agents physiques ou chimiques avec le
matériel génétique, et leurs conséquences à court (cancérisation) et à long terme (mutations génétiques, chromosomiques,
recombinaison, transposition, etc.…).
Substance génotoxique : substance ayant une forte spécificité et affinité pour l’ADN, capables d’induire des altérations
caractéristiques de cet ADN. La plupart des substances chimiques sont inactives en tant que telles, souvent, il y a nécessité d’une
bioactivation métabolique, qui conduit a la formation du métabolite génotoxique ultime. Exemple précédent du BAP qui est un
HAP pouvant être pris en charge par le récepteur Ah etc.… CYP1A1 va lui coller un groupement hydroxyle, et ensuite lui va être
pris en charge par le GSH pour l’éliminer dans les enzymes et la bile. Mais ce CYP1A1 peut aussi modifier cette molécule en une
quinone très instable et beaucoup plus toxique car très réactive. On a production des deux avec une certaine proportion.
En se liant de manière covalente, on à une distorsion de l’hélice d’ADN – au moment de réplication ça provoque donc
l’apparition de gènes mutants. Quelque fois les molécules mères peuvent ne pas avoir un effet toxique direct, mais c’est la
transformation de celles-ci par des enzymes qui le provoque.

Applications


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Protection du biotope, surveillance de la population, évaluation du risque, participation a la mise en place de législations. Les
industries ont dans l’obligation de savoir si une substance qu’ils veulent mettre soit génotoxique ou mutagène, cancérogène,
etc. CMR.
Quand on a des dégâts de l’ADN, mesure directe des dommages structuraux à l’ADN possibles. Il va y avoir un certain nombre de
mécanismes de réparation de l’ADN. Et ça aussi, on peut le mesurer directement ou indirectement – marqueur de bases, voir ce
qui est utilisé. On peut, lorsque la réparation n’est pas possible, avoir des cellules qui vont « survivre a tout prix » en exprimant
les produits de gènes mutants qui peuvent générer des maladies, effets indésirables, etc.… (fig. 16). Mesure des mutations dans
le génome d’un organisme exposé. Lorsqu’une caractéristique est intégrée dans une population, la mutation est fixée car a
permis de survivre  Evolution.
Liste de biomarqueurs de génotoxicité (ce sont des biomarqueurs d’exposition, fig. 17).

Causes et conséquences d’altérations de l’ADN
Externes, liés à l’environnement
     -   Agents physiques : X, gamma, UV, agents mutagènes) – labo qui travaillent sur les problématiques liées à ça. Les UV
         peuvent provoquer des liaisons covalentes entre deux thymines, thymine-cytosine et deux cytosines. Induisant des
         torsions anormales de l’ADN – blocage de la réplication et transcription de l’ADN conduisant a la mort cellulaire. Autres
         rayons ionisants, tels que les X, gamma, etc. altération des bases et des riboses (fig. 18, conversion de cytosine en
         thymine), cassures de brins.
     -   Modifications chimiques : additifs alimentaires, phytosanitaires, intercalants de l’ADN (BET,…), analogues de bases.
         Traitement anti-cancer peut se faire à domicile maintenant, mais les excrétions ne sont pas récupérées comme à
         l’hôpital donc en fait pause des gros soucis. Agents alkylants (gaz moutarde), cancérigènes chimiques (mycotoxine,
         céréales dans les silos), et un certains nombre de médicaments, antimitotique etc.…
     -   Hyperthermie : dépurinations – pertes de bases au niveau de l’ADN.
Aussi causes internes :
     -   Séquences répétées de l’ADN – glissement lors de la réplication ou crossing over décalé, modifications de structures
         secondaires. Action directe sur l’ADN non-négligeable.
     -   Recombinaisons illégitimes
     -   Altérations de l’ADN dues au métabolisme. Ces altérations de l’ADN on cherche à en maintenir l’intégrité dans les
         cellules somatiques : homéostasie et viabilité cellulaire. Dans les cellules germinales, assure la pérennité des espèces
         vivantes de génération en génération.
Différents types de lésions de l’ADN : fig. 19.

En termes d’évolution, les modifications de l’ADN sont essentielles à l’adaptation des espèces et à l’émergence de nouvelles
espèces (associées à une pression de sélection). ADN = molécule stable pouvant subir des lésions dues : à une instabilité
chimique des bases nucléiques, à l’action d’agents chimiques ou physiques dit mutagènes présents dans l’environnement.
Mécanismes de réparation performants qui permettent de déceler des erreurs, et remplacer le truc avant que la prochaine
reproduction ne se produise.

Mode d’action et spécificité des agents mutagènes – modifications de la séquence d’ADN de façon spontanée, ou induites par
l’action de certains produits chimiques ou facteurs physiques. Augmentation d’un nombre de changements dans la séquence de
l’ADN => réparation difficile, il y a accumulation d’erreurs => effet létal. Si la modification se maintient à la génération cellulaire
suivante on parle de mutations (fig. 20a et b).

Réponses cellulaires aux altérations de l’ADN
Au cours de l’évolution, les cellules ont développé des systèmes biochimiques capables de détecter les lésions de l’ADN et
d’induire une réponse cellulaire complexe – il s’agit des différents mécanismes de réparation de l’ADN. Chez les cellules
eucaryotes, cette réponse se traduit par l’activation de systèmes de réparation fréquemment associés à un blocage du cycle
cellulaire.
En cas d’échec de ces systèmes, et selon la nature de l’amplitude des lésions, la cellule accumulera des altérations génétiques
(mutations, altérations chromosomiques – ou entrera en apoptose, sacrifice au bénéfice du maintien de l’intégrité génétique et
de l’homéostasie tissulaire).

Devenir d’un génotoxique dans la cellule : génotoxique, éliminé si possible. Sinon, métabolisé en un métabolite intermédiaire
qui va être transformé en métabolite réactif (cf. HAP). Mais sinon, le métabolite intermédiaire peut être éliminé en passant par
une inactivation. Les métabolites réactifs peuvent provoquer des lésions à l’ADN. Elles peuvent être réparées (réparation fidèle)
ou pas (réparation fautive). Peut conduire à l’apoptose, sinon. Réparation fautive : mécanisme de réparation qui vont permettre
à la cellule de survivre au prix de modifications. Lésions précancéreuse, tumeur, invasion, métastases….
4 grands systèmes de réparation des lésions de l’ADN. Photoréactivation (réparation induite par la lumière) sinon excision-
resynthèse (excision puis synthèse à l’identique). Réparation post-réplicative ou réparation par recombinaison, et réparation
SOS. Stimulés tous de matières cinétique selon la gravité de la lésion et le type de lésion.

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Méthodes de détection de la génotoxicité in vitro et in vivo
Si tous les tests du tier 1 sont négatifs, pas besoin de faire de test du tier 2. Si un est positif, tous les tests du tier 2 sont à faire
(fig. 21)

Le test bactérien de mutation reverse est indispensable, c’est le premier test à faire, il est rapide, il a une bonne prédictibilité, et
tout résultat positif doit impliquer des tests complémentaires. Il permet la détection des dommages oxydants et des radicaux
libres, des métaux, des inhibiteurs de gyrase (enzyme détorsionnant la molécule d’ADN) et détection des hydrazine et des
psoralènes (substance que si on s’expose aux UV = risque de mutations). On augmente la fréquence de réversion his- à his+ en
exposant les bactéries his- a des agents mutagènes et on cherche le nombre de colonies faisant la réversion. Le nombre de
colonies mutées est proportionnel à l’effet mutagène observé (fig. 22). Exemple d’application, boues de station d’épuration
utilisées comme engrais : le simple fait d’avoir du chlore et des matières organiques peut entrainer une génération de produits
organochlorés. A l’issu de ce test d’Ames on s’est aperçu de la toxicité de ce truc.

Test du micronoyau (fig. 23) : Largement utilisé et reconnu pour tester les effets chromosomiques. Indispensable pour tout
dossier d’homologation mais ça reste nécessaire de le combiner à d’autres études. Permet d’analyser si une substance chimique
ou un agent physique est capable d’induire des altérations de l’ADN. Dans les cellules eucaryotes exposées à des agents
génotoxiques, il apparait des petits noyaux en plus de la masse d’ADN classique. Ce test peut se faire si on peut prélever des
cellules circulantes : Cellules de larves de triton, axolotl ambiostoma mexicanus, crapaud africain => cassures du chromosome et
ou disfonctionnement du fuseau achromatique entraine la formation de ces micronoyaux visibles après coloration, des masses
de chromatine intra-cytoplasmiques.
Exemple d’application, test du micronoyau fait dans une plante herbacée, cultivée dans un sol mélangé aux sédiments à tester –
résultats positifs : il y a effectivement un transfert possible de ces substances génotoxiques de la boue vers la plante. On a aussi
étudié les effluent épurés provenant d’une usine pétrochimique (test sur moules et amphibiens), résultats positifs, mise en
évidence de la génotoxicité de l’effluant brut. On peut ensuite le diluer afin de savoir quel pourrait être une concentration avec
diminution de la toxicité.

Essai comète (fig. 24) – technique rapide, sensible, prédictibilité positive et nécessitant peu de cellules. Il est applicable à des
cellules individualisées, quiescentes ou cellules en division, à tout type cellulaire ou à tous tissus. C’est réalisé in vitro mais
également in vivo. Le principe, c’est de mesurer les cassures d’ADN simple et double brin induites directement par un agent
génotoxique ou indirectement lors des processus enzymatiques de réparation des dommages et enfin lors de processus
secondaires de fragmentation de l’ADN tel que l’apoptose, au niveau des cellules eucaryotes individualisées. Dans ce cas, on à
des fragments d’ADN de très petite taille. Il y a une relation dose-effet qui peut être établie par cette technique. En fait, il s’agit
d’un test d’électrophorèse en gel d’agarose de cellules isolées. Les noyaux d’ADN complets migrent pas vite cat ils sont lourds
mais les fragments issus de cassures migrent plus rapidement, et on a une comète plus ou moins allogène proportionnellement
au nombre de lésions. Les noyaux non-endommagés resteront sous forme d’une grosse masse ronde. Pour la cellule en
apoptose, c’est assez dur à observer – on à parfois un petit cœur brillant et des petits fragments autour quasiment
imperceptibles. A pH neutre, on a des cassures double brins plutôt. A pH alcalin = cassures simple et double brins.

CHAPITRE III : LES BIOINDICATEURS

Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. Les notes suivantes sont une prise de notes corrigées, associées aux figures
correspondantes.

Les bioindicateurs désignent des espèces ou groupe d’espèces qui, par leur présence et/ou abondance, sont significatifs d’une
ou plusieurs propriétés de l’écosystème dont ils font partie. L’utilisation de ça repose sur le principe de sélection des organismes
aquatiques résistants aux pollutions au détriment des organismes sensibles. Etablissement de peuplements dont la structure
reflète la qualité de l’eau, notamment au travers de l’analyse des présences/absences. Système des saprobies : on va référencer
les organismes qu’on DOIT trouver dans un milieu sain. Se fait effectivement sur des organismes aquatiques mais aussi sur des
lichens (extraient de l’atmosphère les nutriments qui vont leur permettre de croitre mais certains sont plus sensibles que
d’autres – développement d’un type ou d’un autre de lichens en fonction de la pollution).

Principe d’un bioindicateur : Sa population dans le peuplement reflète la contamination du milieu. Il faut donc être choisir une
espèce qui permet d’être dans un intervalle de sensibilité au polluant intermédiaire (fig. 25a et b). On peut également se baser
sur l’indice oligochète de bioindication des sédiments, IOBS, pour déterminer la qualité des sédiments (fig. 25c).
Le but est donc de trouver un indice précoce et efficace de l’état de santé écologique du milieu.

I – CARACTERISATION DES BIOINDICATEURS


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Caractérisation des bioindicateurs : caractéristiques étudiées principalement en milieu aquatique. Il faut une corrélation
teneur/concentration (fig. 26, corrélation concentration en zinc et plomb et l’accumulation dans les mousses) et associer ça au
contexte (activités industrielles, économiques, etc.). Dans ce cas la il vaut mieux choisir des espèces sédentaire pour éviter la
migration. Il faut une taille suffisante pour avoir assez de matériel biologique.

Facteurs influençant la fiabilité des bioindicateurs : facteur intrinsèques (fig. 27a) – certains organismes ont un pouvoir
accumulateur plus ou moins élevé des substances. Caractéristiques démo-écologiques, interférence entre polluants dans leurs
effets toxicologiques sur l’espèce considérée. Facteurs extrinsèques également (fig. 27b).

II – DIFFERENTS TYPES DE BIOINDICATEURS

3 types de bioindicateurs :
     -   Bioindicateurs d’anthropisation (espèces sentinelles) : définition fig. 28
     -   Bioindicateurs cibles ou à risque : définition fig. 29
     -   Bioindicateurs de contamination (espèces bioaccumulatrices) : définition fig. 30.

CHAPITRE IV : RADIOECOLOGIE EN ENVIRONNEMENT MARIN

Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. En l’absence des documents du professeur, les notes suivantes sont une
simple prise de notes corrigée, sans plan.

Laboratoire de l’énergie atomique de Monaco : Travailler sur des programmes de biomonitoring. Validation et caractérisation de
biomoniteurs.

Agence International de l’énergie atomique c’est une organisation de l’ONU basée en suisse qui doit faire le stock d’énergie
nucléaire dans le monde et ainsi surveiller que cette énergie ne soit pas utilisée pour autre chose. Plusieurs départements :
      -     Management, Nuclear Energy responsable du développement du nucléaire civil,
      -     Nuclear safety responsable de la protection des gens par rapport à la matière nucléaire, contrôle des protocoles de
            sureté stockage traitement etc…
      -     Nuclear Application : toutes les applications pour utiliser les radio-isotopes.
      -     Safeguard sont responsables de la surveillance.
      -     Technical Corporation, l’agence promouvoit le développement de ces compétences.
IAEA financement international de tout les pays membres. Dans Nuclear applications y’a plein de sous département, NAFA pour
‘l’utilisation sur l’agriculture, NAHH pour l’utilisation en terme de santé humaine, radiographie rayons x etc. NAIHS : utilisation
pour déterminer les échanges entre nappes phréatiques et d’éventuelles intrusions salines etc… NARP : production des radio-
isotopes. NANS : développement des outils qui utilisent la radioactivité. NAEL : Laboratoire pour l’environnement. Plein de
département la aussi.

Les missions qu’ils ont c’est de promouvoir la surveillance de l’environnement marin, au départ créé pour surveiller la dispersion
des déchets des centrales nucléaires électriques. Ce qu’ils font aussi c’est fournir des standard et matériel de référence pour
calibrer les machines.

Laboratoire de radiométrie bosse principalement sur le terrain, qui va donc surveiller la concentration des radionucléides dans
l’environnement. Par exemple le potassium 40, le radon, ou encore l’uranium qui est détecté plus en fonction de sa masse plus
que ses propriétés de radio-isotope.

Modèle de dispersion des radionucléides depuis Fukushima, fait récemment. De manière plus générale les isotopes césium,
hélium, iode etc… utilisés a plus grande échelle pour traver les masses d’eau. L’accident de Tchernobyl a été un bon truc pour
suivre la dispersion du césium et ce sera pareil probablement pour Fukushima.

Il va donc falloir quantifier et donc observer ces concentrations. Les radiations cosmiques fausses tout ça. C’est pour ça que les
labos sont planqués en profondeur. Donc physiciens nucléaires développent plein de truc pour contrer ça. Le but c’est de
réduire le bruit de fond qui vient de la ou du radon dans la roche, l’intérêt c’est de réduire la taille des échantillons et le temps
de comptage.

Le laboratoire d’environnement marin ne travaille pas sur les radio-isotopes mais uniquement des trucs stables, sur la
contamination entre guillemets classiques de l’environnement. Fournir des matériaux de référence également.



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Activité de radioécologie au laboratoire : utilisation des isotopes traceurs dans les organismes ou dans les processus
biogéochimique. C’est pour ça qu’il y a deux composantes : radioécologie et océanographie. Océanographie vont mesurer les
ratios entre les éléments qui seront des indices de flux de carbone, de productivité de matière au niveau de la surface.

Salles ou on conserve les animaux etc.… mais y’a un flux dans un seul sens grâce à des salles en dépression. Pas d’échange de
matière d’une salle chaude vers une sale froide. La diffusion des isotopes va très vite.

Rayonnements : le rayonnement alpha : 2 protons + 2 neutrons c’est très ionisant, la propagation est faible. Permet d’arracher
des électrons à distance. Empoisonnement au polonium : si ce n’est pas ingéré aucun dégât mais si c’est le cas oui, par contre
indétectable à distance. Les beta sont ionisant (un électron ou positron) qui se propage moyennement (quelques mètres dans
l’air). Après y’a le gamma, un photon non ionisant (transmission par collision) dont la propagation est très forte. Il faut du plomb
ultra pur beaucoup pour stopper ça.

Système de détecteur : puisque la propagation est super faible pour un beta, dissolvons l’échantillon et mettons la solution en
contact avec un liquide qui émet de la lumière en réaction a la radiation de type beta. Ensuite mesure de la luminescence
permettant d’avoir une estimation de la radioactivité. Pour les gamma suffit de mettre l’animal devant le détecteur vu que ça
passe à travers tout.

Détecteur germanium : gamma non destructif, comptage par rapport à un standard, c’est à dire un truc de la même forme dans
laquelle on injecte une quantité connue de radio-isotope. Détecteur Nal gamma non destructif aussi peu précis donc un ou eux
éléments mais la limite de détection est faible. Et les compteurs beta sont destructifs. On utilise du liquide à scintillation. Faut
faire gaffe car en fonction de la quantité on risque d’influer sur la luminescence.

Bioindication : espèces sentinelles. Biomarqueurs d’exposition ou d’effet : CYP1A enzyme impliqué dans la métabolisation des
HAP. Y’a aussi les métallothionéines. Biomoniteurs qui accumulent efficacement les contaminants dans ses tissus permettant
ainsi une mesure facile et intégrée des concentrations biodisponibles dans le milieu pour une période de temps définies selon
les caractères du biomoniteur. Ne doit pas dépendre de l’atmosphère.

Polluant : entraine des effets néfastes sur l’organisme, contaminant : tant qu’on à pas d’effet toxique avéré, puis on parle de
polluant, pas avant. Moule : contaminant dans l’eau, les sédiments, la nourriture. Transmission par la mère aussi comme voie,
minime par rapport aux autres voies. Pour appréhender le niveau de contamination d’un milieu le choix des organismes
nécessite plein de choses.

Choix des biomoniteurs : un biomoniteur fournit une indication de l’état de contamination des compartiments abiotiques qui
sont les sources de bioaccumulation pour cette espèce. Autrement dit, pour avoir une image complète de l’environnement, il
faut choisir plusieurs biomoniteurs : un macrophyte, un suspensivore qui va donner le taux d’accumulation dans le plancton tout
ça et un détritivore pour les sédiments.

Pourquoi étudier la bioaccumulation ? Comprendre le comportement des contaminants dans les organismes (cinétique
d’accumulation et d’élimination), organotropisme, sources et voies de contamination, influence de facteurs biotiques et
abiotiques). Avoir des outils majeurs pour la validation du choix d’organismes à utiliser comme bioindicateurs.
Spectrométrie gamma à haute résolution permet aisément l’étude d’expositions multi-élémentaire. Peu ou pas d’étapes de
préparation des échantillons. Facilité pour étudier les différentes voies de contamination séparément ou même conjointement.

Les radiotraceurs : on a le compartiment source et cible : on mesure l’activité dans l’organisme en fonction de l’activité dans
l’eau de mer, en CF (concentration factor). Elément essentiel : élément ayant un rôle naturel essentiel. Fer chez nous pour le
sang cuivre pour les invertébrés. Tout les éléments peuvent avoir une action toxique a une certaines dose mais les éléments
essentiel ont une dose plus élevée.

Transfert trophique et rétention de l’argent chez le crabe méditerranéen. 21 crabes récoltés acclimatés nourris avec des
crevettes mortes chargées en argent radioactif pendant 8 heures. Pour chaque crabe on a compté la radioactivité. Et avec le
temps on a suivi la décroissance de la radioactivité. On a un pourcentage de la radioactivité assimilée lors de la prise alimentaire.
C’est quasi un plateau très rapidement, y’a une très forte rétention chez les crabes.

La demi-vie biologique d’un radiotraceur est le temps qu’il faut pour que 50 % du radiotraceur accumulé soit éliminé. Elle est
extrêmement longue dans notre cas de l’argent. Impact de la mue dans l’élimination de ces métaux. Savoir si l’argent accumulé
dans l’exosquelette était accumulé lors de la mue. La mue a un impact négligeable au final car la plupart est conservé. Coupe
histologique de l’organisme combiné à une révélation de la radioactivité. Accumulé dans l’hépatopancréas ! Notamment
séquestré dans les sphéro-cristaux, accumulation de calcaire. Séquestration a très long terme du métal. C’est un moyen de
détoxication. Mécanisme de détoxication : stockage et élimination.

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Nouvelle Calédonie : suivre et monitorer la dispersion dans les eaux. L’idée c’était donc de définir des bioindicateurs,
(bioconcentration des métaux intégration dans le temps du stress contaminant, relation simples entre les C mesurées dans
l’organisme et celles de l’environnement). On aura soit un modèle linéaire : CF = ku la constante d’accumulation en fonction du
                                                                                                                      –ke*t
temps (x t). Sinon, modèle a saturation, changement de modèle mathématique : auquel cas on a plutôt CFt = CFss (1-e         ). Ke =
constante d’élimination de l’organisme, CFss : rapport ku/ke.

Elimination : Cinétique d’élimination in toto généralement décrites par un modèle à simple ou double exponentielle on teste les
deux et on voit celui qui fitte le mieux. Deux modèles parce que quand on a des éléments qui arrivent on peut avoir une
accumulation rapide dans un compartiment et possiblement une accumulation lente dans un autre compartiment par exemple.
Classiquement quand on utilise un modèle a double exponentielle, la conclusion la plus évidente est qu’on a une partie qui est
dans un compartiment a faible accumulation et l’autre dans un comportement à forte accumulation – métal incorporé dans
l’organisme. Après on peut essayer les modèles a trois exponentielles si on a des hypothèses sur la présence de 3
compartiments.

Exposition via la nourriture : on donne un pulse de nourrissage et on mesure avec une mono ou double exponentiel pour
mesure une cinétique d’élimination très généralement décrites par un modèle à double composante exponentielle. Courbe en
biexponentielle : valeur reportée du plateau sur l’axe des ordonnées : valeur accumulée au final. Uptake : va nous permettre de
savoir si on a un phénomène de saturation ou pas, à long terme. Le loss est le plus intéressant pour avoir le ke.

Dans l’idéal : manip d’un mois d’uptake et deux mois de loss super sauf que cher surtout que quand on change l’eau faut
remettre les tracers. Manipulation sur 170 heures déjà bien – après problème sur la détection tellement ça accumule aussi.
Diminuer la concentration pourrait être un bon plan. Détermination des Ku. Césium = CF faible (environ 1). Conclu de ça :
acantella acuta intéressant vu qu’accumule bien l’argent.

Conclusions : les techniques radioisotopiques sont un outil prometteur pour l’étude de la bioaccumulation et des flux de
contaminants inorganiques et organiques en condition expérimentales.

Autres applications : quand on cuit les moules on diminue la disponibilité de 50 % du cadmium accumulé.
Global change – CO2 augmente la température de l’atmosphère. CO2 va dans l’eau de mer, qui devient hydrogénocarbonate
etc… équilibre entre différentes formes déterminant le pH de l’eau etc. Si on augmente le CO2 dans l’atmosphère l’équilibre va
modifier et diminuera la concentration en carbonate dans l’eau.Impact sur la calcification : ralentissement de croissance de la
dissolution des tests calcaires etc.…
En plus de ça, changement de métabolisme => changement des capacités d’accumulation connue. Ag emprunte les canaux Na.
Cadmium mimétique du Calcium. Zinc Hypothèse difficile a formuler.

CHAPITRE V : EFFETS DES PERTURBATEURS ENDOCRINIENS SUR LES ORGANISMES AQUATIQUES

Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. Les notes suivantes sont une prise de notes corrigées, associées aux parties
correspondantes sur le polycopié du professeur.

I – LE SYSTEME ENDOCRINIEN

Dans leur labos, ils regardent l’influence de polluants soit connus comme étant des PE soit ayant des effets probable comme PE.
Il faut comprendre comment fonctionne le système endocrinien à travers les acteurs principaux : hormones.


A] CELLULES ENDOCRINES


1 - GENERALITES

On va poser les bases pour savoir un peu ce que c’est les cellules endocrines déjà. Ensuite on va parler un peu hormones,
glandes endocrines chez les poissons téléostéens et récepteurs. Dans un premier temps faut savoir qu’il existe différent types de
signaux de communication. Physiques, comme le PA, et chimiques, qui vont permettre de transmettre l’information et se
différencier en fonction de la structure du compartiment dans lequel il va être véhiculé. En fonction de la nature du
compartiment, ou est ce qu’il est diffusé, on va avoir deux types de signaux distincts. Liquide interstitiel, facteurs autocrines
(molécule chimique qui va véhiculer dans l’espace et être capté par la même cellule via un capteur membranaire). Quel est
l’intérêt ? Facteur de croissance par exemple au niveau de la cellule très important pour inhiber ou induire la multiplication de la
cellule. Deuxième système, paracrine, communique aux cellules voisines. Histamine, qui va être excrété, qui va être capté par les
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cellules avoisinantes qui vont secréter un grande pool de gastrine pour dégrader la bouffe. Donc on reste vraiment dans les
tissus. Autre signal, les neurotransmetteurs, très localisé, mais on ne va pas en parler. A côté de ça, le deuxième signal chimique
que l’on peut rencontrer c’est un signal qui cette fois diffuse via le système sanguin. Molécules secrétés, hormones, véhiculent
dans le sang. Récepteurs qui se trouvent à l’intérieur de la cellule : pour ces types de signaux, endocrines, on retrouve les
anticorps, les neurohormones et les hormones. Attention différences neurohormones et neurotransmetteurs.

Cellule endocrine : cellule qui va permettre la synthèse d’une ou plusieurs hormones lâchées direct dans le système sanguin.
Hormones stéroïdiennes (stéroïdes, cholestérol tout ça), pour les non-stéroïdiennes :
     -   Ce sont des hormones peptidiques : cas de l’insuline. Peptides et glycoprotéines hydrophiles, stockage possible,
         circulent à l’état libre du a leur hydrophilie, temps de demi-vie court, temps de latence bref, ne pénètre jamais la cellule
         cible et y’a un récepteur membranaire spécifique.
     -   Sinon les dérives de la tyrosine. Circulent à l’état libre dans le système sanguin. Dérivés de la tyrosine, pour arriver à des
         catécholamines. T3 et T4 fixent 3 ou 4 iodes. Molécules plutôt hydrosolubles, qui peuvent soit circuler librement soit
         être liés à des transporteurs plasmatiques particuliers. La encore temps de demi-vie relativement court, temps de
         latence bref. Ne pénètrent pas les cellules cibles, récepteurs membranaires spécifiques. En fonction des besoins,
         synthèse. Les hormones thyroïdiennes qui en font parti sont plutôt lipophiles et circulent liés à des transporteurs TBG
         (thyroid binding Globulin). Temps de demi-vie long, temps de latence long. Diffusent librement à travers la membrane
         cellulaire, et récepteurs intracellulaires spécifiques.


2 – LES HORMONES STEROÏDIENNES

Hormones stéroïdiennes ont un précurseur commun, le cholestérol. On retrouve 4 trucs : ostéogènes, progestérone,
androgènes et corticostéroïdes. Temps de demi-vie long = quelques jours.
Polluants en faible quantité, état de traces, peut avoir un effet car l’hormone utilise parfois de l’ordre du picomole. Exemple, cas
du cortisol, corticostéroïde. Synthétisé dans les parties corticosurrénales, chez l’homme le rein. Dans la partie supérieure du rein
on a la sécrétion de cortisol qui va se faire lorsqu’il va y avoir un message issu de l’ACTH, qui stimule la formation de cortisol.

a – les œstrogènes

Hormones sexuelles femelles. Œstrone, œstradiol, oestriol issues de l’estrane. Chez les hommes on a la testostérone, le DHT, le
DHEA. Corticostéroïdes, partie supérieur des reins. D’une part… l’aldostérone ce qui est en violet, et en vert les glucocorticones
comme le cortisol.

Deux formes de stéroïdes. Prégnénolone produit du prostérone. Voie initiée par le cholestérol. Synthétisé au niveau hépatique.
Véhiculé au niveau du sang. LDL  transporter le cholestérol depuis le foie aux tissus en ayant besoin. Sollicité par une hormone
hypophysaire qui agit sur un récepteur spécifique au niveau de le cellule en question favorisant l’entrée du cholestérol jusqu’a
l’intérieur des mitochondries, enzyme qui va cliver la chaine aliphatique. Rompre cette chaine, du coup. Première étape de la
stéroïdogénèse donc, cholestérol => clivage => pregnolone, on passe de 27 à 21 C. si on n’a pas d’androgène, pas d’œstrogène
car les œstrogènes sont des dérivés par aromatase de l’androgène. Rapport 10/5/1 entre l’E2, l’E1 et l’E3. Différences au niveau
de l’affinité pour le récepteur. Androgènes subissent une aromatisation.

Aromatase retrouvée un peu partout, en permanence, elle est secrétée, stimulée par une autre hormone, la FSH.

b – les progestérones

Molécule avec 19C, synthétisé a partir du prégnénolone. Même transporteur que celui des corticostéroïdes. Phase folliculaire,
avec un pic déclenchant la production de progestérone. Sécrétion pulsatile dans l’hypothalamus, sécrétion pulsatile/cyclique
dans l’hypophyse, hormones dans les ovaires.

c – les androgènes

Androgènes, androgènes dans les cellules de la thèque, l’ovaire, vu qu’on aura formation d’hormones femelles. Du coup
cholestérol sollicité capté et reformé en fonction des besoins. Tissus musculaires et tout => testostérone. Mais d’autres tissus
périphériques ne peuvent pas l’utiliser, transformation en DHT. DHT quitte pas vraiment la cellule cible donc on regarde dans le
sang on la voit pas.
Testostérone circule sous 3 formes : 2% libre, seule forme utilisable directement par les tissus. 45 à 75 % avec la protéine de
transport des stéroïdes sexuels TeBG ou SHBC. 30 à 55 % sous forme liée à l’albumine. Pourquoi deux formes de transport ?
L’albumine faible affinité.
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Notion d’intracrinologie. Une autre molécule très importante c’est le DHEA. Androgène ayant un rôle clé parce que
normalement, synthétisé au niveau des surrénales. SI on balance du DHEA comme ça dans le sang il sera vite métabolisé. Donc il
subir une petite modification pour donner du sulfate de DHEA. Hormones synthétisé dans la cellule cible, leur action. Notion
date des années 95 à peu près. Plus de DHEA, plus d’androgènes, plus de cheveux. Sur des rats, rallonge la vie par injection.

d – les corticostéroïdes

21 carbones, corticosurrénales, médullosurrénales. Sous le contrôle des ACTH.


3 – LES HORMONES THYROÏDIENNES

Iodées, si dans les cellules folliculaires, ou calcitonine pour les parafollicules. T3 forme active des hormones thyroïdiennes. T4
forme circulante. Transporteurs de ces hormones thyroïdiennes donc tbg, hormones ont plein de rôle, agissent en concert
souvent avec l’hormone de croissance. Rôle non négligeable dans la maturation du système nerveux central.


C] LES GLANDES ENDOCRINES CHEZ LES POISSONS TELEOSTEENS

Tissus cibles avec récepteurs spécifiques aux hormones projetées par ces glandes. Chez les vertébrés comme l’homme à ce jour
on a noté une dizaine de glandes endocrines susceptibles de synthétiser ça. Glandes pinéales, chez les deux espèces.


1 – COMPLEXE HYPOTHALAMO-HYPOPHYSAIRE

Glandes endocrines qui n’existent pas chez l’homme : corps ultimobranchaux, derrières les branchies, d’autres trucs comme les
corpuscules de stannius, tout à la fin des reins, et l’urophyse, fonction potentielle endocrine. Au niveau du cerveau, complexe
hypothalamo-hypophysaire. L’un ne va pas sans l’autre. Complexe peut quand même se différencier au niveau de sa structure.
Hypothalamus qui va communiquer avec la partie hypophysaire. Adénohypophyse va secréter toutes les hormones
hypophysaires. Neurohypophyse communique avec des axones. Synthèse d’hormones comme l’ocytocine. Différentes
nomenclatures : RF ou libérine, IF ou statine. Ocytocine : permet la contraction musculaire. Hormone antidiurétique freine
l’élimination des sels. Chez les téléostéens, ils ont leur équivalent mais pas le même nom : Isotocine (IT), Vasotocine (AVT).

Gonadotropine de type I, LH de type 2. Hormone de croissance e : somatotrope.


2 – GLANDE PINNEALE OU EPIPHYSE

Glande pinéale : pas très loin sous la peau des poissons. Mélatonine, molécule donneuse de temps. Le poisson se repère au
niveau jour / nuit avec la concentration de cette molécule et la température (hiver / été).


3 – THYROÏDE & CORPS ULTIMO-BRANCHIAUX / CORPUSCULES DE STANNIUS

Calcitonine des poissons : stanniocalcine.


4 - THYMUS

Thymus : impliqué&u dans la synthèse des hormones thymiques, maturation des lymphocytes T, etc…


5 – LES SURRENALES

Cortisol et corticostérone peuvent agir en synergie.


6 – GONADES

Gonades : lieu privilégié des hormones sexuelles, même que l’homme. Gonades indifférenciées au début, léger fil blanc.


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7 – UROPHYSE

Urophyse : activité endocrine potentielle, car hormones similaires à celles de la neurohypophyse. Mais pas les mêmes effets,
plutôt diurétique. Reste flou.


D] LES RECEPTEURS


1 – LES RECEPTEURS MEMBRANAIRES

Récepteurs metabotropes. Ionotropes.


2 – LES RECEPTEURS NUCLEAIRES

a – structure des récepteurs nucléaires

Doigts de zinc : 8 résidus de cystéine. Stabilise le récepteur.

b – mode d’activation des récepteurs nucléaires

HRE : Hormone responsive element. Partie f, fonction peu utilisée.

II – LES PERTURBATEURS ENDOCRINIENS


A] QU’EST-CE QU’UN PERTURBATEUR ENDOCRINIEN ?

Perturbateurs endocriniens. Qu’est-ce qu’un PE ? Etude : perte de qualité du sperme au Danemark,… etc. dans les 90, et dans le
même temps, USA : alligators de Floride qui ont une très faible qualité de spermatozoïde et réduction de la taille du pénis. Ils ont
donc déterminé que quelque chose dans l’environnent perturbe le système endocrinien des êtres vivants. Suite à ça, en 2000 en
Europe, plusieurs directives dont la directive cadre sur l’eau référençant 33 substances dites prioritaires car susceptible
d’affecter les organismes. Suite à ça, on a déterminé en Europe en 2001 une liste de 66 substances susceptibles d’affecter le
système endocrinien. 6 ans plus tard, c’est al sortie de la directive REACH. Innovante, dans le sens ou pour la première fois au
niveau mondial on a une directive qui demande aux industriels de prouver que leurs produits sont bons plutôt que l’inverse.


1 - DEFINITION

Considéré comme interférant du système hormonal, risque d’influer négativement sur plusieurs processus. On peut les classer
en 3 grandes familles : Composés oestrogénique et anti-oestrogéniques, androgéniques et anti-androgéniques, et les autres.


2 - MODE D’ACTION

La première, mimer l’action d’une vraie hormone. Déclenche ce qu’elle déclenche on parle d’effet agoniste. Bloquer les
récepteurs spécifiques, c’est le contraire. Troisième mode de fonctionnement : modification de la concentration intrinsèque. Il
se rajoute aux hormones existantes.

Une hormone on peut y associer un récepteur spécifique qui va permettre de moduler l’expression des gènes. Récepteur avec
hormone se liant dessus, vient se fixer sur l’ADN.


B] DETERMINAISON DU SEXE ET DIFFERENCIATION SEXUELLE CHEZ LES MAMMIFERES ET LES
POISSONS

On sait aujourd’hui que la détermination du sexe peut résulter de facteurs génétiques mai peut également résulter de facteurs
qui sont dit environnementaux ou comportementaux. Cette détermination va précéder la différenciation sexuelle et son but
c’est de diriger le développement de l’organisme vers un sexe male ou femelle. C’est donc orienter l’organisme vers une voie
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féminine ou masculine. La différenciation sexuelle elle est contins tuée de différent processus physiologiques incluant la
formation des testicules, des ovaires etc., maturation des gonades indifférenciées.


1 – LA DIFFERENCIATION SEXUELLE CHEZ LES MAMMIFERES

Chez nous, il existe un programme de base qui va conduire tout individu au sexe féminin, à moins qu’ils soit modifié pour être
masculin. Chez la plupart des vertébrés, dans les premiers stades de la vie on a une gonade indifférenciée ou bipotentielle. 7
semaines. Après la 8eme différenciation - si fœtus XY, les cordons sexuels primitifs deviennent testiculaires. Si XX, corticaux.
Cordons testiculaires font des cellules de sertoli qui sécrètent l’une de des deux hormones males : AMH (anti-mullerienne). Les
cellules mesenchymateuses font les cellules de leydig qui envoient la testostérone.

Crète génitale c’est elle qui se multiplie, se développe et donne les cordons primitifs. On a le canal de wolf à la base, même si
ensuite on le trouve que chez les hommes. Muller dégradé sous l’effet de l’AMH, qui va ainsi orienter le développement vers un
caractère masculin. Pas d’inhibition dans l’AMH.

ABP : androgène binding protein. Protéine de liaison va prendre en charge ces androgènes, et va permettre d’être concentré au
niveau des testicules. Plusieurs effets simultanés.


2 – LA DETERMINATION SEXUELLE CHEZ LES POISSONS

Poissons : Cellule germinales primitives qui sont diploïdes et vont entamer leur différenciation sous l’effet de gènes maternels.

Implication des hormones : sous l’influence de stimuli : chez les poissons de température, pH, salinité, etc.… le complexe
hypothalamo-hypophysaire secrète les gonadotropines. Pas de muller chez le poisson. Chez les poissons plutôt la 11-keto-
testostérone impliquée. Chez les téléostéens, deux isoformes de l’aromatase cyp19. Poissons plats : AMH chez les deux jusqu’à
l’âge adulte puis male spécifique.

Différenciation par le gonochorisme : Différenciation du tissu sexuel en une gonade male ou femelle et ce sexe est maintenu
tout au long du cycle biologique. Au tout début la gonade donne un tissu ovarien. Pour 50 % de la population au bout d’un
certains temps dans une pop, dégénérescence ovaire.
Différenciation gonadique : soit gonade a les deux potentialités, ovaires ou testicules. Déplacement de l’équilibre. Donc au final
soit male soit femelle. Soit gonade à deux compartiments distincts : ovaires ou testicules.
Passage d’un sexe a l’autre chez certains organismes mais y’a période de repos. Plus ou moins long, mais dépend de plein de
facteurs : environnement, présence de male dominant.

Différenciation par l’hermaphrodisme :
     -   Hermaphrodisme séquentiel. Individus protogyne. Individus femelle a la base, période de repos, devient male. Exemple
         classique le mérou, né femelle et finit male. D’un autre côté la protandrie, c’est l’inverse.
     -   Hermaphrodisme synchrone. Chacun peut produire simultanément ces deux types de gamètes.

Cas rare de la parthénogénèse = mutation seule source de variation. Chez les poissons la différenciation sexuelle est très
plastique.


3 - DETERMINAISON DU SEXE CHEZ LES POISSONS

a – les contrôles génétiques de la déterminaison du sexe

Deux modes : GSD et ESD. Caryotypes identiques : facteurs extérieurs qui vont diriger la voie masculine ou féminine. Chez nous,
gène SRY qui oriente vers la voie. Chez les poissons y’a pas d’équivalent du gènes sry, chromosomes autosomaux ont une
influence non-négligeable. Même si on est dans le cas du GSD. Domaine HMG, très important pourquoi ? Permet d’avoir des
interactions avec des facteurs de transcription. Dmrt1 : Facteur déterminant testiculaire.
Aromatisation des androgènes pour donner des œstrogènes, erreur sur le poly.

b – les contrôles environnementaux de la déterminaison du sexe

Rôle de la température : majorité des espèces thermosensibles - des males avec température élevée, femelles avec température
faible.

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Rôle du pH : féminisation avec ph qui baisse. C’est le cas chez poecilia melanogaster. Pas a chaque fois vrai.
Facteurs sociaux : généralement concerne que les hermaphrodites (disparition du male dominant par exemple).
Rôle de la photopériode : stimuli, éventuellement.


C] POLLUANTS ANTHROPIQUES

Caractère lipophile important car accumulation. Autre caractéristique de ces polluants c’est qu’ils sont rémanents. Petites
quantité suffisent pour induire des changements. Deux caractéristiques qui font que ces polluants se bioconcentrent dans
l’individu même et va également y avoir biomagnification = concentration au fil de la chaine trophique.


1 – EFFETS DES PE A ACTIVITE OESTROGENIQUE

a – hormones naturelles et synthétiques

Hormones naturelles et synthétiques dans le pipi. Composés a effets oestogéniques et anti-oestrogéniques comme les
désherbants (roundup). Contraceptifs oraux, tensioactifs des détergents. Tout les insecticides organochlorés tels que le DDT
etc… le plus dangereux c’est aussi les adjuvants pour pénétration. DDT interdit désormais après avoir été utilisé plein de temps
pour contrer le paludisme. Efficace mais effets secondaires.

Imposex : cohabitent ovaires et testicules. Un male développe des caractères féminins ou inversement. Dans les stations
d’épuration il n’y a que 70 % des déchets qui sont traités. Ils se sont rendu compte que y’a des populations avec 100 %
d’imposex !

Vitellogenine : lipoprotéine plasmatique (foie -> ovaire) : réserves nutritives au futur œuf. Œstrogène-dépendante. La
vitellogenine des femelles matures = 100 mg/ml. C’est un biomarqueur d’exposition aux substances œstrogènes.

b – pesticides organochlorés et PCB

PCB : neurotoxiques, Méthooxychlore. Affinité pour les deux, les deux effets. Conjugaison des œstrogènes pour les virer. Plus
capable de se reproduire. DDT aussi.


2 – EFFETS DES PE A ACTIVITE ANDROGENIQUE

Composés à effets androgéniques et anti-androgéniques tells que le phtalates dans les jouets des enfants mais aussi dans tout
ce qui est cosmétique. Dioxine.

a – hormones naturelles et synthétiques

Tribelone, métyhl-T. Masculinisation et imposex encore.

b – TBT


TBT : contre les soucis d’encrassement des coques de bateaux. Mais forcément ils relarguent dans l’eau. Pas bien. Affecte de
façon profonde les organismes

c – phtalates

Phtalates : sur la truite arc-en-ciel mâle cause une diminution de la qualité du sperme et des dommages de l’appareil
reproducteur. On peut tester un polluant, mais pas plusieurs à la fois actuellement, or soucis souvent causés par synergie.

CHAPITRE VI : RESISTANCE AUX INSECTICIDES ET HERBICIDES




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Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. Les notes suivantes sont une prise de notes corrigées, associées aux parties
correspondantes sur le polycopié du professeur.

La résistance : capacité dune souche d’un organisme à survivre à des doses de toxiques qui devraient tuer la majorité des
individus d’une population normale de la même espèce.

La résistance aux antibiotiques causes de tas de problème, dans les hôpitaux, les champs etc.… donc important de les étudier. La
résistance est un modèle pour les changements évolutifs, l’agent sélectif est connu, et la réponse est rapide. Historique des
insecticides, d’abord les inorganiques (arsenic, acide borique). Pyréthrinoïdes issus des plantes chrysanthèmes. Puis les
biopesticides. Puis mimer l’action des hormones en 1983 des passages des différents stades de l’insecte : Insecticides.

Insecticides néonicotinoïdes. Dérivés de la nicotine et l’épibatidine qui est un truc dangereux car on le trouve dans les peaux de
grenouilles et les amérindinens ils trempaient dedans les fleches, c’est toxique. Ce sont les plus utilisés à l’heure actuelle. Peu ou
pas toxique pour les vertébrés.

Principaux modes d’action : principaux symptômes sont les mêmes, on bloque le système nerveux. Miment l’action d’hormones,
analogues de l’hormone ou agonises, qui vont bloquer celles-ci.
Pour ce qui est biopesticides, toxine de Bt sous forme de cristaux dans la spore. Quand l’insecte mange, destruction des cristaux
dans l’intestin, lyse des cellules, septicémie.
Récapitulatif : hormones on ne sait pas trop toujours comment ça marche. La plupart y’a un récepteur au niveau membranaire
des insecticides.

Critères pour le développement de nouvelles molécules. 8 à 10 ans pour mettre sur le marché… d’ici la des choses se sont
passées. Resistance apparait 2 à 20 ans après.

Récepteur nicotinique a acétylcholine, plusieurs sous-unités : l’association peut se faire entre différentes sous-unités. L’affinité
pour le transmetteur varie en fonction de ses associations etc.

Un autre exemple : gène Met. Problème : chez la drosophile, deux gènes assez proche : Met et paralogue GCE. Si on supprime
l’expression de met, le paralogue assura sa fonction, ça va. Si on supprime expression du gène Met, ça sert a rien donc.

Resistance comportementale : perte de pattes.

Deuxième volet : résistance métabolique – soit on va modifier l’expression des enzymes de détoxication, soit on les rend plus
affines envers un insecticide. Enzyme de Phase I : fonctionnalisation, phase II : conjugaison.

CYP = Terminologie utilisée que pour les cytochromes 450. « Detox chip » : spoting des p450. Hémoprotéines membranaires
chez les bactéries cytosoliques. Chez les autres espèces, un ancrage. La réaction principale que l’on considère c’est la fixation
d’un groupement OH.

Exemple scientifique plus en détail : DDT. Imidacloprise utilisé aussi pour traiter les animaux domestiques. Première étape : test
toxicologique avec un insecticide donné. Dès qu’on touche au système nerveux, y’a un coût pour l’insecte assez important et si
on doit faire deux modifications ça marchera pas. Localiser la résistance : nombreux outils disponibles chez la drosophile.
Resistance sur un K, dans une région contenant 3 p450.

Y’a des résistances aussi dues aux GST. Classification des GST de mammifères adaptées à la place des classifications barbare de
base car plus de GST chez les insectes, pas seulement 2.

La résistance aux herbicides : au milieu du 20ème, utilisation d’herbicides synthétiques tels que le 2,4D. Atrazine a été arrêté
depuis dans la plupart des pays parce que perturbateur endocrinien.

CHAPITRE VII : L’ECOTOXICOLOGIE ET LES MILIEUX

Cette partie n’est pas reprise par manque de temps. Les notes suivantes sont une prise de notes corrigées, associées aux parties
correspondantes sur le polycopié du professeur.

But : nous faire comprendre les bases de l’écotoxicologie, dernier né des sciences biologiques. Premières expériences dans les
années 30, prémices de l’écotoxicologie : utilisation de plantes pour voir l’effet des radioéléments. Ecotoxicologie à proprement
parler, année 70. N’importe quel outil peut être utilisé pour faire de l’écotoxicologie. En fonction des tests faits, on a des


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informations différentes. Il faut savoir que chercher la toxicité d’une substance peut être relativement simple. Programme
REACH : tester ça, par exemple. On a des batteries de test en fonction des molécules ils doivent passer à travers.
Problème : rarement un seul polluant. Du coup on ne sait pas bien le devenir des polluants.
Rôle de l’écotoxicologue : tester la toxicité mais aussi avoir une idée de la résilience, le temps durant lequel ce produit va être
présent dans la nature. Notion de risque : pour une substance, dépend de deux paramètres : dangerosité du produit et
l’exposition (toxicité aigue de l’arsenic et toxicité chronique d’un produit en fonction du temps passé a son exposition).

I – LES METAUX DANS L’ENVIRONNEMENT

Sources naturelles, anthropiques, le cadmium, la disponibilité des métaux. Devient toxique au moment ou elle est biodisponible
(absorption / adsorption).
A l’heure actuelle a la place de métaux lourds on a tendance à parler de MET (métaux élémentaires traces).

Sources naturelles : les sols – formés action combinée du climat, topographie, nature des roches mères et du temps. Les
minéraux solubles sont dissous par l’action d’acides carboniques et d’eau, alors que ceux insolubles tels que le quartz sont réduit
en fines particules. On y distingue une phase solide (matrice : matière minérales et organiques), et une phase fluide (eau
interstitielle et air). Leur composition très hétérogène s’explique par l’action de l’ensemble de ces facteurs, ce qui renseigne
également la variabilité significative de la concentration des métaux lourds.

Plus il y a une quantité d’eau qui passe plus ça pousse des gros blocs qui écrasent des petits : fines particules formées. Ver de
terre : enrichir le sol. Créer des galeries, faire circuler l’air. Espaces occupés par de l’eau, qui va soir circuler ou ne sera pas
disponible (piégé dans le sol car trop d’énergie).

Via les eaux de percolation, eaux qui traversent les sols vont vers des lacs, rivières qui vont dans la mer. Lien directe entre
toxicité solide et liquide.

On a développé un savoir faire qui permet d’influer sur les activités de la société de consommation qui pose des énormes
problèmes au niveau de l’environnement. Pesticides, engrais, dans lesquels on a des métaux lourds. Cadmium utilisé pour évité
l’oxydation. Maladie itai itai au japon : mine de cadmium exploitée : suite à ça, problème de santé public avec des populations
entières intoxiquées. Ces gens là ne travaillaient pas dans la mine en plus. Difficile de comprendre le lien entre la maladie et le
cadmium au début. Au japon on bouffe surtout du riz, récolté avec de l’eau, souillé par le cadmium.

Cadmium, présent sous forme cd 2+, se fixe sur les carbonates et les phosphates, notamment le ferrocyanure. Mobilité et
disponibilité dépend des formes chimiques.
Propriété physico-chimiques. Dans les sols et les sédiments, le cadmium se trouve dans la fraction échangeable ainsi que dans la
fraction carbonée. Le cadmium des sols pollués semble être plus biodisponible que celui des sols naturels. Il peut remplacer les
cofacteurs métalliques des hèmes. Sous forme libre Cd2+ ou CdHCO3+, alors que dans la phase solide il est absorbé et précipité.
Cadmium libre majoritaire dans les sols riches.

95 % de l’adsorption à lieu dans les dix premières minutes. Les précipitations jouent un rôle dans la quantité de cadmium
présent dans le sol. Elle prédomine aux fortes C pour lesquelles les échanges ioniques sont plus importants. Plusieurs
paramètres vont influencer l’adsorption : ph, force ionique, cations échangeables, présence de ligands organiques comme EDTA
ou NTA. Adsorption aussi influencé par la présence de cations divalents qui entrent en compétition avec le Cd et sont capables
de le désorber des sols.

Cadmium est un sous-produit de l‘industrie du zinc, utilisé dans les alliages en galvanisation, dans les pigments, comme
stabilisateurs des plastiques de base du PVC, dans la batterie pour protéger le fer et l’acier de la corrosion et certains fongicides.
Dans la nature, 0.15 à 0.20 ppm. Principales sources anthropiques responsables de la présence de Cd dans l’environnement sont
l’utilisation d’engrais phosphatés, l’épandage de cours de station d’épuration et les dépôts atmosphériques (volcans). CE50 :
concentration effective, qui touche 50 % de la population : test les concentrations sur un temps donné. Effective : pas
forcement mortalité, on observe un caractère. CL = concentration létale.

Les symptômes de la toxicité : diminution de la quantité de chlorophylle, de la photosynthèse, due l’inhibition d’enzymes, la
perturbation des photosystèmes, nécrose et diminution de la croissance, subérisation, dommages des structures racinaires,
diminution du transport de l’eau, interférences dans l’absorption et le transport des nutriments, diminution de l’activité
stomatale. Biodisponibilité des métaux : absorption – élément pénètre, adsorption – coller.
Facteurs agissant sur la biodisponibilité. Lumière : Sur les molécules photosensibles, sur les photosystèmes, etc. Faible ph =
relargage des métaux plus important.



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Potentiel redox qui agit, cations monovalents qui agissent, dimant les charges en présence en interagissant avec les molécules.
Souffre : rôle très important par rapport aux métaux : piéger les métaux, interagir avec les charges plus. Colloïdes : particules en
suspension dans l’eau, peuvent être chélates.

II – TOXICITE DES METAUX ET TOLERANCE DES PLANTES

Végétaux sessiles. Puisent les éléments essentiels au niveau des sols, besoin de lumière pour survivre. Pollution métallique etc.
Pour les plantes aussi pollution atmosphérique sur la cuticule. Adaptation : certains mécanismes modes de toxicité des métaux.
Inhibition etc. = cofacteur métalliques.

Rai en 1990 : dégradation du peptidoglycane de la paroi, plus flagrante aux ph extrêmes. Complète à 1.18 micromolaires de Cd
pour un pH de 4. De filippis et 1979 : modification de la perméabilité entrainant la perte d’ions et de solutés.
1997 : inhibition de pompes permettant le maintien de la neutralité du ph cytoplasmique, qui conduit à une diminution de la
photosynthèse et d’autres processus cellulaires.

Métaux pavent inactiver les enzymes par oxydation de leur fonctions SH ou en se substituant au cation nécessaire à leur activité.
Souvent les sites de coordination des enzymes sont occupés par des métaux. L’inhibition de la fonction enzymatique se fait
lorsqu’un métal essentiel est remplacé par un autre qui ne possède pas les propriétés chimiques nécessaires.
Tous les métaux étudiés sont des inhibiteurs potentiels du photosystème II : le I semble moins sensible. Cette diminution de
l’efficacité de PS en présence de métaux découle d’une diminution de la photophosphorylation et par conséquent d’une
diminution de la production d’ATP.

Chlorose : diminution de la quantité de chlorophylle, souvent a cause de métaux : substitutions de Mg2+ par un ion métallique
s’opère. Tous les métaux n’ont pas la même toxicité vis-à-vis de la chlorophylle. Généralement ils agissent directement sur les
acides nucléiques. Les métaux peuvent provoquer l’apparition de micronoyaux par cassure chromosomique.

Végétaux capables de relarguer des composés organiques dans le sol mais aussi de stocker les métaux dans les pilosités pour
que ça gène pas.

Antioxydant les Omega 3, pro-oxydant les xénobiotiques. Si on rompt l’équilibre : stress oxydant. Antioxydants : vitamine C etc.
Des qu’on va avoir une certaine toxicité, activité des enzymes augmente – l’activation va montrer une plus ou moins grande
toxicité du xénobiotique étudié. Autre enzyme : catalase. Phytochélatines : protéines, mais bien souvent on parle
d’homoprotéine : formée par des acides aminés, que ceux constituant les glutathions car formés à partir de ça. Effet retro-
inhibiteur de glutathion.

III – LES TESTS EN ECOTOXICITE

Tests couramment utilisés : toxicité aïgue microtox (bactérie marine bioluminescente vibrio fischeri - lumiescence diminuée lors
du contact avec le produit). Test de létalité avec la daphnie (48h). Test de croissance avec l’algue pseudokirchneriella
subcapitata (96h). Test de croissance avec la lenticelle d’eau Lemna minor (7 jours) – travailler à des doses suffisamment faible
pour éviter la létalité. Test de génotoxicité AMES sur une bactérie salmonella typhimurium (48h). Test de génotoxicité sur
amphibien xénope (12j) ou plante vicia faba (72h). Test micronoyaux triton sur tissu sanguin.

Déterminer les risques pour l’écosystème terrestre : test de toxicité aigue sur ver de terre / collemboles. Mesure de l’inhibition
de la croissance des racines (gazon, chou chinois).

IV – TESTS DE GENOTOXICITE CHEZ LES VEGETAUX

Micronoyaux des métaux lourds restent attachés, eux. On observe très rarement des micronoyaux spontanés. Du a des polluant
forcément, faciles à identifier, en interphase. Persistance d’au moins deux cycles cellulaire. Par contre, il faut que la division soit
pas être altérée par le produit pour qu’ils soient visibles. Sinon, masque ces effets la.

V – TOXICITE ET TOLERANCE DES METAUX CHEZ LES ANIMAUX

Tests toxicologique sur animaux.
Evaluation de divers effets (développement, reproduction, neurologie, métaboliques, génotoxiques, cancéreux). Etude réalisé
sur l’animal ou un tissu (culture). Difficulté de mettre en contact avec le toxique (alimentation, aérosol, contact). Apport cout
efficacité élevé, difficulté d’échantillonnage in situ, sensibilité différente en fonction du sexe, temps de génération long.

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Métallothionéines classé en 3 classes.

Induction, par les métaux mais aussi dans une moindre mesure par les antibiotiques, vitamines, agents inflammatoires, etc.…

Dans les cellules animales on retrouve encore le stress oxydant. Même chose que les végétaux.

VI – ECOTOXICOLOGIE EN MILIEU AQUATIQUE : LE MODELE CORAIL

Qu’est qu’un récif corallien ? 4000 espèces de poissons ; 800 espèces de coraux. Ils sont très sensibles aux pollutions, ce sont les
premiers à disparaitre. Corail : animal ? Végétal ? Les deux ? Coraux sont à la fois animaux et végétaux : auxotrophes. Peuvent se
nourrir par eux-mêmes et par les algues. Si plus les algues, diminution des capacités pouvant conduire à la mort. Algues expulsés
car ils ne sont pas bien. Peuvent vivre sans. Parfois réversible : si le stress perdure dans le temps, conséquences plus graves pour
le corail. Sinon ça peut revenir après un stress passager genre dégazage. Le corail hermatypique est un animal qui possède des
dinoflagellés (algues) symbiotique à l’intérieur de ses tissus. Une fois que le corail est complètement mort, le tissu ne repart pas.

Pollution chimique : les polluants inorganiques (nitrates, phosphates contenus dans les engrais).
L’activité industrielle : gaz a effet de serre - réchauffement climatique. Déforestation : entraine l’érosion des sols et la turbidité
de l’eau. Les feux de foret favorisent les changements climatiques. Les radionucléides : tritium, carbone 14, iode 31 issus des
centrales nucléaires et de retraitement ainsi que des essais nucléaires

PAM, fibre optique qu’on met a un demi-cm du corail, lié à un ordi, courbes. Mesure les paramètres en fonction de ce qu’on
envoie. Quand le rapport Fv/Fm est supérieur a 0.5 tout va bien. Sinon correct, mais pas optimal. En dessous de 0.4, phase
critique (expulsion des zooxanthelles) mais en dessous de 0.2 très mauvais. Quand partie animale principalement touchée, il
peut y avoir un bon PAM mais nécroses quand même (partie animale touchée, végétale intacte donc bon résultats même si
mauvaise santé).

Les métaux. Certains n’ont pas de rôles biologiques et sont toxiques : cadmium, mercure, plomb. Les métaux essentiels eux il
faut une concentration quand même. Origine des métaux dans l’environnement : volcans, activité géologie, altération des
continents, incendies de forêt. Ou d’origine humaine : effluents d’exploitation minière. Effluents industriels, domestiques,
agricoles, décharges d’ordures ménagères, activité pétrochimiques, combustion et incinération.
La concentration de métaux dans les coraux dépend du milieu environnant et varie entre les espèces. On considère 3
compartiments, la partie animale, végétale, et le squelette. La répartition ne se fait pas de manière équitable. Compartiment
dans lesquelles ça va être fixés, d’autres ou ça va être bioaccumulé.

Principales méthodes d’analyse des métaux : voltampérométrie, spectrométrie par absorption, ICP-MS.

Dendrochronologie. On regarde les cernes de bois et on regarde si y’a eu des soucis. Avec le corail, un truc similaire. Le squelette
quand il se forme fixe des éléments. Du coup ça nous renseigne sur l’environnement de formation du squelette.

On utilise généralement des métaux pour exploiter les mines d’or, principalement arsenic, antimoine et mercure. Eau de
drainage dans l’environnement. Contamination des eaux au nord-sulawesi. Coraux les plus pollués près des embouchures.

L’interprétation des résultats est délicate parce qu’elle prend en compte beaucoup de paramètres physico-chimiques,
géologiques et environnementaux. Certains éléments s’accumulent naturellement dans le squelette d’aragonite des coraux alors
que d‘autres non. La nature des sédiments a une influence directe sur le piégeage des éléments présents. La topographie et la
courantologie interviennent dans la dissémination des effluents et des contaminants qu’ils contiennent.
La voie de dispersion des polluants est importante, il faut en tenir compte, c’est vrai en milieu marin, c’est vrai en milieu
terrestre par la percolation des sols, la météo.

Maintenant on va voir les polluants organiques. Insecticides, substances actives pour tuer les insectes, larves ou œuf. Ils agissent
sur la respiration cellulaire, le fonctionnement des canaux sodium ou le système nerveux. Au niveau des récifs, les plus touchés
sont activité agricole, etc.
Herbicides sont des substances pour détruire la croissance des végétaux. Photosynthèse, inhibiteur du transport d’électron, de
la synthèse de chlorophylle ou d’autres pigments, protecteur ou aussi comme les caroténoïdes utilisés dans les photosystèmes.
Peut aussi agir sur la synthèse de lipides et AA, division cellulaire ou croissance.
Fongicides, conçus pour tuer les champignons, généralement phytosanitaire ici. Agisse sur la division cellulaire, synthèse de
stérols et AA et respiration mitochondriale.



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Cas d’études deux herbicides qui sont désormais interdits. Irgarol, peinture antifoulings, pour empêcher la fixation d’organismes
marins, algues et microcrustacés, sur la coque des bateaux. Algues plus sensible que les crustacés : sensible à des taux de moins
de 0.1 microgramme par L alors que daphnies plutôt 1000 ! Dans les récifs coralliens on a mesuré des concentrations allant
jusqu’à 1.3 microgrammes par litre.

En règle générale, il n’y a pas lieu d’avoir contact entre HAP et coraux, sauf en cas de problèmes (marée noire, etc). Fragilise les
coraux : trous, galeries, du coup avec les mouvements d’eaux, ça peut casser.

Après exposition aux hydrocarbures, augmentation des HSP, SOD, et cytochromes. Pèche au cyanure, utilisé pour endormir les
poissons dans les récifs injectés directement sur les poissons récifaux, étourdit ce poisson, mais affecte les récifs du coup. Action
du cyanure sur la photosynthèse, après 20 min d’exposition diminution. Exemple des crèmes solaires, toxiques pour les coraux,
on en retrouve du fait que forte populations de touristes qui viennent voir les coraux. Molécules pointée du doigt, généralement
les écrans (molécules protégeant des UV) ou des stabilisateurs de crème.

Les benzophénones agissent comme filtres optiques, anti-UV. Parabènes, conservateurs etc. Ils activent les récepteurs des
œstrogènes ! Affecte la fertilité et tout et tout. Virus associés aux zooxanthelles après ajout de crème.

VII – BIOESSAIS D’ECOTOXICOLOGIE

Avoir l’esprit critique. Conditions environnementales dures, car on maitrise rien. Un essai d’écotoxicologie prend en compte la
totalité de la matrice dans sa complexité, la diversité des substances présentes (antagonisme, synergie). La réactivité des
substances présentes avec le milieu (eau sol sédiment), biodisponibilité des substances pour les organismes testés, métabolites
de dégradation potentiellement présents et/ou produits au cours de l’essai. Importance de bien définir le cadre et la question
posée. Conditions généralement exprimées en ppm/ppb. Ppm = 1 gramme/10^6 grammes = 1 mg/litre ou
microgramme/gramme. Ppb = 1 gramme/10^9 grammes = 1 microg/litre.
A partir d’une concentration ou on a toxicité, en augmentant la toxicité augmente. Elle ne diminue pas, ce n’est pas possible.
Elle doit être masquée par une autre substance.

Limite des essais. In situ : l’organisme doit accumuler le polluant sans être tué. Espèce doit être ubiquiste, abondante et
suffisamment sédentaire pour représenter une zone. Un organisme à durée de vie assez longue est préférable pour permettre
une étude dans le temps, il faut qu’il doit aussi assez gros pour permettre un dosage facile, facile à prélever et assez résistant, et
pas trop de variabilité intra génétique.

Batterie de bioessais : cribler au maximum les effets du toxique choisi, en savoir le plus sur lui en variant tout les tests.




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