Le système de Résistance MultiXénobiotique (système MXR) est un système de défense cellulaire qui, part l’intermédiaire d’une pompe membranaire ATP-dépendante, du type P-glycoprotéine (P-gp), expulse les xénobiotiques à l’extérieur de la cellule1. Ce système étant peu spécifique, la variété de substrats pouvant s’y lier est importante. Il s’agit d’une première ligne de défense contre les xénobiotiques évitant ainsi l’accumulation dans la cellule de ces agents potentiellement toxiques. Ce type de transporteur protéique, déjà décrit chez une de nombreux organismes aquatiques, peut s’exprimer dans différents tissus. Il s’agit de protéines analogues à celles découvertes chez l’Homme qui constituent le système de Résistance MultiDrogue (système MDR) permettant aux cellules cancéreuses de résister aux drogues thérapeutiques. Les protéines du système MXR sont constitutives, c’est à dire qu'elles présentent un niveau de base spécifique chez les organismes qui les expriment. Suite à une exposition aux xénobiotiques, leur caractère rapidement inductible (augmentation de leur concentration cellulaire), en fait de bons candidats en tant que biomarqueurs. Ceci devrait permettre leur utilisation dans des programmes de surveillance ou «Biomonitoring» de la qualité de l’écosystème.
En collaboration avec des chercheurs de l'équipe et de l'UMR 6149 (Université de Provence), nous avons mis au point une méthode de quantification par ELISA de la densité membranaire des MXR chez les larves de chironomes. Cette méthode permet d'évaluer les effets de modifications des conditions environnementales sur ce 1er système de défense cellulaire de manière simple et sensible. En effet, une fixation des organismes directement sur le lieu de prélèvement permet de s'affranchir de nombreuses contraintes liées aux études sur les organismes vivants. Ainsi, la méthode permet de traiter plusieurs prélèvements biologiques récoltés simultanément. Dès lors, il devient possible d'effectuer un suivi longitudinal d'un cours d'eau sur une période donnée. De plus, elle facilite grandement le tri des animaux sous la loupe binoculaire et permet une réduction du délai expérimental par
rapport aux méthodes actuellement utilisées dans le domaine des biomarqueurs comme outil de diagnostic écologique (Western blot, méthodes fonctionnelles ou utilisant la microscopie, dosages d'activités enzymatiques,…). Par ailleurs, cette méthode présente aussi l'avantage d'étudier soit l'organisme entier soit uniquement l'organe cible, ici dans le cas des larves de Chironome, le tube digestif. Ce travail, publié dans Environmental Pollution (quartile 1 en Sciences Environnementales), constituait la première étape de la calibration de ce biomarqueur en vue d'une utilisation future en routine sur le terrain dans des programmes de surveillance de la qualité de l’écosystème.
(16) Moreau X, Saez G, Thiéry A, Clos-Faybesse O, Guiraudie-Capraz G, Bienboire-Frosini C, Martin C, De Jong L. (2008). Development of an ELISA assay for the detection of Multixenobiotic Resistance transporter induction in indigenous freshwater Chironomidae larvae (Diptera): a step in the calibration of a biomarker for monitoring xenobiotic exposures in the field. Environmental
Pollution (sous presse).
ACTIVITES DE RECHERCHE THEMATIQUE ACTUELLE
Une fois cette technique opérationnelle, nous avons montré, en collaboration avec une équipe de l'EA 1784, le Laboratoire d'Hydrologie & Molysmologie Aquatique (Faculté de Pharmacie, Aix-Marseille II), que la densité membranaire des protéines du système MXR chez les larves de Chironomes prélevées dans la rivière urbaine méditerranéenne, La Cadière, était corrélée avec les concentrations de 10 des 16 HAPs considérés comme prioritaires par la United States Environmental Protection Agency. En effet, nous avons montré une induction des protéines du système MXR avec l'augmentation de la quantité de HAPs contenus dans les sédiments que nous avons analysés. Par contre, nous n'avons pas mis en évidence de relation entre la densité membranaire de ces protéines et les taux de PCBs dans les sédiments de la rivière.
Ces résultats, acceptés pour publication dans Environmental Research, constituent la deuxième étape de la calibration de ce biomarqueur.
(18) Saez G, De Jong L, Moreau X, Sarrazin L, Wafo E, Schembri T, Lagadec V, Diana C,MonodJ-L, ThiéryA.Evaluation of pollutant exposure by chemical and biological markers in a Mediterranean French urban stream: a step for in situ calibration of multixenobiotic resistance transporter expression as biomarker in Chironomidae larvae. Environmental Research (sous presse).
(IF2006 2.556)
Une partie de ces travaux a aussi été présentée au 50ème Congrès de l'Association Française de Limnologie en novembre 2007.
(22C) Saez G, De Jong L, Moreau X, Sarrazin L, Wafo E, Schembri T, Lagadec V, Diana C, Thiéry A. 2007. Les protéines du système de Résistance MultiXénobiotiques (MXR) chez les larves de Chironome : Approche in situ dans la calibration d'un biomarqueur potentiel pour l'évaluation de la qualité des eaux d'une rivière urbaine méditerranéenne. 50ème
Congrès de l'Association Française de Limnologie, 16-17 novembre, Toulouse.
Les expérimentations pour réaliser la prochaine étape de calibration seront développées dans le chapitre "Projets Scientifiques ".
G
ENOTOXICITECet axe de recherche réalisé grâce à des collaborations avec d'autres équipes de recherche s'intègre directement dans notre démarche "multibiomarqueurs" pour la mise au point d'outils de diagnostic écotoxicologiques précoces répondant à la complexité de la pollution multifactorielle aiguë et chronique en milieu aquatique urbanisé. La figure 8 ci-dessous résume les interactions entre notre équipe et deux équipes de l'EA 1784 : le Laboratoire d’Hydrologie & de Molysmologie Aquatique (agrément du Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable, Resp. F. Garcia) et le Laboratoire de Biogénotoxicologie & Mutagenèse Environnementale (Dir. Pr A. Botta), Faculté de Pharmacie, Aix-Marseille II.
Expologie: Développement de"méthodes & outils"
Pour l’évaluation de la qualité d’une rivière méditerranéenne en milieu urbain: risques environnementaux et risques pour la santé humaine
Expologie: Développement de"méthodes & outils"
Pour l’évaluation de la qualité d’une rivière méditerranéenne en milieu urbain: risques environnementaux et risques pour la santé humaine
Bioindicateurs & Biomarqueurs
Bioindicateurs & Biomarqueurs
Environnementaux
Environnementaux
UMR CNRS IMEP 6116
UMR CNRS IMEP 6116
Biogénotoxicologie
Biogénotoxicologie& Mutagénèse& Mutagénèse
Environnementale
Environnementale
EA 1784
EA 1784
Hydrologie & Molysmologie
Hydrologie & Molysmologie
Aquatique Aquatique EA 1784 EA 1784 Agréé COFRAC Agréé COFRAC