Assessment of the European flounder responses to chemical stress in the British Channel, by a multiparametric approach
Chapitre 4 Approche multimarqueurs sur le poulamon,
Chapitre 4 :Approche multimarqueurs sur le poulamon, Microgadus tomcod, dans l’estuaire du St. Laurent
1 INTRODUCTION
Les études réalisées sur le flet aussi bien en conditions expérimentales que sur le terrain
ont montré la pertinence de l’utilisation de différents biomarqueurs, au niveau du
métabolisme énergétique, des activités de détoxication, du système immunitaire. Dans ce 4ème
chapitre, ces outils ont été appliqués à une autre espèce, le poulamon (Microgadus Tomcod),
échantillonné dans des environnements contrastés au Québec. Le poulamon est une espèce
dont la réponse à la pollution a été étudiée dans la rivière Hudson et dans l’estuaire du Saint
Laurent. Wirgin et al (2011) ont notamment démontré dans l’Hudson qu’une forte pression de
sélection liée à la pollution a conduit à un rapide changement évolutif du gène codant AHR2 qui se traduit par une résistance de cette population aux hydrocarbures aromatiques halogénés
HAHs. Des études sur les poulamons capturés dans le Saint Laurent suggèrent qu’ils ne
présentent pas ce caractère de résistance.
Pour des contraintes matérielles et techniques, il n’était pas possible de réaliser des
mesures d’expression de gènes sur le poulamon, nous avons donc choisi ici de compléter
nos explorations en utilisant la cytométrie pour mesurer non seulement la capacité de phagocytose, comme précédemment, mais également le cycle cellulaire et la quantité de
métallothionéine dans les cellules du pronéphros. De plus, la mesure de CYP1A1 n’étant pas réalisable, nous avons choisi de quantifier l’activité enzymatique qui en découle : l’activité EROD. Comme pour le flet, l’activité de la CCO a été évaluée, le CF ayant été complété avec d’autres indicateurs biométriques : HSI et GSI. La mesure du GSI a permis de séparer les poissons de chaque site en 2 groupes : les poissons immatures (GSI faible) et les poissons en cours de maturation (GSI fort) ; tous les poissons ayant moins de 3ans.
L’échantillonnage a été réalisé sur 4 sites contrastés : Cacouna (n=39), Rivière-Ouelle (n=60), Sept-Îles (n=33) et Penouille (n=44). Les sites de Cacouna et Rivière-Ouelle sont
situés dans l’estuaire du Saint Laurent et ne présentent pas de contamination connue. Le site
de Penouille, situé dans la Baie de Gaspé, est fortement contaminé aux métaux lourds et
notamment au cuivre ; ce stress métallique étant lié à l’existence en amont d’une ancienne
mine (mine de Murdochville). Le site de Sept-Îles, lui aussi situé dans une baie, est un site très industrialisé et portuaire, caractérisé notamment par une pollution notamment aux
butylétains, à l’arsenic et au cuivre. Les sites de Cacouna et Rivière-Ouelle, étant situés dans le Saint Laurent, ils présentent une plus faible variation de salinité (12 à 27psu) que les sites
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de Sept-Îles et Penouille qui peuvent être fortement influencés par les arrivées d’eaux douces
(5 à 30psu). De plus, le site de Penouille présente un hydroclimat particulier par rapport aux autres sites ; il présente ainsi des écarts de température moins marqués, des températures hivernales plus élevées et une couverture de glace moins persistante.
L’objectif ce travail était d’évaluer si l’utilisation de multiples biomarqueurs sur le poulamon permet de rendre compte de la qualité des eaux estuariennes.
2 RESULATS ET DISCUSSION
L’ensemble des résultats est présenté de manière synthétique dans le Tableau 4. Une
analyse en composantes principales (ACP) a également été réalisée afin d’appréhender la
variabilité inter-estuaires, en prenant en compte tous les marqueurs. Les résultats de l’activité
de la CCO ne sont pas présentés dans l’article, car ils ne mettent pas en évidence de
différence inter-estuaires ; ils sont cependant intégrés à l’ACP, pour explorer les relations
possibles entre biomarqueurs.
Tableau 4. Récapitulatif des résultats des différents biomarqueurs et indicateurs utilisés au court de cette étude. Phago=capacité de phagocytose, cycle=% de cellules en phase G2/M, indiv.=individu, reins
a.=reins antérieur ou pronéphros, cyto=cytométrie, activ.=activité enzymatique par mesure
d’absorbance ou de luminescence, imat.=immature et matur. = en court de maturation. n.m. signifie qu’il s’agit d’un marqueur non mesuré dans cette condition, ref. correspond à la valeur de référence pour les
comparaisons, un ++ ou - - signifie que la valeur est plus de 2 fois supérieur ou inférieur à la valeur de référence.
Le CF est plus élevé pour les poissons capturés à Penouille que sur les autres sites. De
plus, le CF et la longueur des poissons semblent plus élevés pour les poissons des sites situés
le plus à l’Est (Penouille et Sept-Îles). La pollution ne semble donc pas entraîner de
metabo.
MT EROD phago. cycle CCO CF HSI GSI
reins a. foie reins a. reins a. muscle indiv. indiv. indiv. cyto. activ. cyto. cyto. activ. indice indice indice
ref. ref. ref. ref. ref. ref. ref. ref.
0 0 0 0 0 0 + + 0 + 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + + 0 0 0 + 0 + + 0 + 0 - + 0 0 0 + 0 ++ - - + 0 ++ 0 0 ++ 0 - - ++ 0 ++ 0 + Cacouna - matur. Sept-îles - imat. Sept-îles - matur. Penouille - imat. Penouille - matur. terrain - Poulamon Rivière-Ouelle - imat. Rivière-Ouelle - matur. Cacouna - imat.
indice mesuré detoxification système immunitaire indices de condition organe
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diminution de CF ; les variations de CF et de longueurs semblent plus liées à des conditions hydroclimatiques différentes entre les sites.
La mesure du GSI a essentiellement permis de distinguer les poissons matures, des
sud-adultes. Le HSI est quant à lui plus élevé pour les poulamons capturés à Cacouna et
Rivière-Ouelle. Cette augmentation peut être liée à une induction d’enzyme hépatique ou à un
stockage d’énergie. Comme elle se semble par corrélée avec l’activité EROD, il est possible
que ces différences de HSI soient liées à un stockage de l’énergie différentiel entre les sites.
Chez les gadidés le contenu en énergie du muscle est largement associé à sa teneur en protéines alors que celui du foie est essentiellement relié à son contenu en lipides (Lambert et
Dutil, 1997). Par conséquent des différences de HSI pourraient s’expliquer par une allocation
de l’énergie différente entre les poulamons de Cacouna et Rivière-Ouelle, par rapport à ceux de Sept-Îles et Penouille, sans liens directs avec la pollution.
L’activité EROD est induite chez les poulamons immatures de Cacouna et Penouille, mais ne révèle pas de différences entre les sites pour les sub-adultes. Cette modification dans
les patterns d’activités EROD entre immatures et sub-adultes pourrait s’expliquer par un
changement dans l’exposition aux polluants dû à une modification du régime alimentaire du
poulamon au cours de sa croissance. Cela peut également s’expliquer par la présence
d’inhibiteurs qui en s’accumulant dans l’organisme conduiraient à la réduction de l’activité
EROD. Enfin, il est possible que cela soit la conséquence de phénomènes de sélection des individus à activités de biotransformation les plus modérées, dans les milieux les plus pollués.
A l’inverse de EROD, la MT n’est pas induite chez les immatures mais uniquement
chez les sub-adultes des sites de Sept-Îles et Penouille. Ces 2 sites étant connus pour leurs pollutions métalliques, la MT pourrait donc être un marqueur pertinent de la présence de
polluants métalliques, mais il ne serait induit qu’au-delà d’un certain seuil de
bioaccumulation dans les tissus du poulamon.
Les marqueurs de l’état du système immunitaire montrent une nette distinction entre 2 groupes, les poissons de Rivière-Ouelle et Cacouna répondant différemment de ceux de Sept-Îles et Penouille. Les poulamons de Rivière-Ouelle et Cacouna montrent les plus fortes capacités de phagocytose et un moins grand nombre de cellules en phase G2/M. Ces résultats confirment la complexité des réponses immunitaires, évoquée sur le modèle flet ; ainsi, sur les sites de Sept-Îles et Penouille, la diminution des capacités de phagocytose suggère un effet immunosuppresseur des polluants métalliques (dont la présence est confirmée par le MT
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élevé), mais la plus grande quantité de cellules en phase de multiplication suggère une activation du système immunitaire sur ces mêmes sites. Des analyses plus poussées du système immunitaire seront nécessaires pour mieux comprendre les réponses parfois contradictoires de ce système en présence de polluants.
L’ACP confirme la distinction entre 2 groupes
- d’un côté les poissons de Rivière-Ouelle et Cacouna avec une meilleure capacité de phagocytose, un plus faible nombre de cellules en phase G2/M, un CF plus faible et des activités de détoxication plus faibles (EROD et MT)
- d’un autre côté les poissons de Sept-Îles et Penouille avec une plus faible capacité de phagocytose, un plus grand nombre de cellules en phase G2/M, un CF plus élevé et des activités de détoxication forte (EROD et MT)
Cette distinction pourrait être principalement liée à la pollution ; les sites de Sept-Îles et Penouille étant identifiés par leur contamination métallique et par des niveaux EROD et/ou MT plus élevés relativement aux autres sites. Néanmoins cette différenciation des sites en deux groupes correspond aussi à une distinction Est/Ouest ; on ne peut pas exclure que des conditions hydro-climatiques contrastées sur ce gradient puissent interférer avec les réponses des différents biomarqueurs.
Pour conclure, chez le poulamon comme précédent chez le flet (chapitre 3), les
mesures d’indices de condition semblent plus liées aux conditions climatiques qu’à la
pollution. Cette étude suggère que la mesure d’EROD et de MT pourrait être des marqueurs
efficaces de la pollution ; cependant ces marqueurs doivent être considérés avec précaution
car leur réponse semble varier en fonction de l’âge ou du niveau de maturité du poisson.
Enfin les marqueurs immunologiques semblent encore une fois fortement modulés par la présence de contaminants, même si ces réponses restent complexes et difficiles à interpréter.
A l’avenir, il serait nécessaire de compléter cette étude par d’autres marqueurs immunitaires et de mettre en œuvre des analyses de chimie analytique sur les polluants contenus dans les sédiments et les poissons, pour dresser une typologie de la pollution de ces différents systèmes. Des explorations génétiques seraient également très pertinentes sur le poulamon, pour évaluer si une partie de la variabilité dans les réponses des biomarqueurs ne serait pas
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