LE POISSON ZÉBRE: ORGANISMES BIOINDICATEUR DE CONTAMINATION EN MILEUX AQUATIQUES

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Figure 26. Description du cycle biologique chez le poisson zébre.

Figure 27. Principales étapes du développement embryo-larvaire du

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Le poisson zèbre est ovipare. La reproduction et la diffusion des œufs se fait en groupe. Les femelles semblent exigeantes en ce qui concerne les sites de ponte et les mâles défendent ce territoire. Cette espèce se caractérise par un cycle de vie court. Son développement embryo-larvaire est très rapide et a fait l’objet de nombreuses études aboutissant à une description détaillée (Fig. 26 et 27).

3. Anatomie

Le poisson zèbre se caractérise par une taille comprise entre 3 et 5 cm au stade adulte (100 jours). Son corps est fusiforme et très flexible ce qui facilite sa progression rapide et ses changements de direction. Un léger dimorphisme sexuel différencie les mâles des femelles (les mâles étant plus petits et plus élancés alors que les femelles présentent un abdomen plus bombé et sont dotées d’une papille urogénitale présente à l’arrière des nageoires pelviennes). Leur corps est bleu foncé et possède quatre bandes longitudinales jaunâtres et brillantes, s’étendant des opercules à la nageoire caudale. Les opercules sont bleus avec des tâches dorées. La nageoire dorsale est bleue, l’anale rayée, les pectorales et ventrales sont transparentes. Selon l’environnement dans lequel sont placés les poissons, ces couleurs peuvent changer.

La bouche est dirigée vers le haut du fait de la proéminence de la mâchoire inférieure. Elle porte deux paires de barbillons (organes tactiles) insérés dans la commissure des lèvres et sur la mâchoire supérieure. D’après la morphologie buccale ainsi que la tâche claire que certains individus possèdent sur le sommet du crâne (suspectée d’être utilisée comme un leurre permettant d’attirer les insectes), son alimentation est à tendance insectivore (proies nageant en surface ou en pleine eau). Cependant, en captivité, toutes les nourritures sèches distribuées en surface sont acceptées, ainsi que celles ayant sédimenté au fond de l’aquarium.

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4. Intérêt en écotoxicologie

Danio rerio est l’une des espèces de poisson dont l’utilisation a fait l’objet de recommandations d’instances internationales pour les tests de toxicité (CE, 2001a, b ; ISO, 1996 a,b,c ; OECD, 2004a, b, c, d, e ; US EPA, 2002, 2003). En effet, cette espèce est aisément maintenue en stabulation dans les conditions du laboratoire, elle est peu exigeante vis à vis des caractéristiques de l’eau (T°C, pH, dureté), sa taille réduite concoure à son adéquation pour des expérimentations de contamination. Son cycle de vie relativement court en fait également un modèle biologique de choix pour des études couvrant plusieurs générations dans le but d’obtenir des informations relatives aux conséquences populationnelles d’une exposition à un agent toxique (US EPA, 2002). Récemment, le Danio rerio a été recommendé comme un bon modèle animal pour l’analyse des impacts des polluants environnementaux au niveau de l’activité bioénergétique mitochondriale dans le cerveau et le muscle (Bourdineaud et al. 2013) et pour évaluer la toxicité des nanomatériaux (Fako and Furgeson, 2009). Enfin, il est important de mentionner que le génome de cette espèce a été séquencé dans sa totalité. Il est composé de 1506 millions de paires de bases (pb) et 26247 gènes. (http://www.ensembl.org).

Il existe plus de 20 000 articles scientifiques qui ont comme mots clés zebrafish ou Danio rerio (NCBI). En effet, beaucoup d’études se sont intéressées à ce modèle biologique pour étudier les impacts des contaminants aux niveaux morphologiques, physiologiques, générationnels, et moléculaires. Plusieurs auteurs ont utilisé le poisson zèbre afin de déterminer l’impact des métaux lourds en milieu aquatique tel que le cadmium (Gonzalez et al, 2006 ; Cambier et al, 2010; Burnison et al, 2006 ; Béchard et al, 2008 ; Chow et al, 2008 ; Ling et al, 2011 ; Banni et al, 2011 and Hsu et al, 2013). Le poisson zèbre a été utilisé dans de nombreuses recherches concernant les études des effets des nanomatériaux à différentes stades de son cycle de vie, tels que les nanomatériaux métalliques (nanoparticules d’or) (Asharani et al, 2008; Asharani et al, 2010; Bar-Ilan et la, 2009; Kim et al, 2013; Harper et al, 2011; Truong et al, 2012 a,b and 2013; Geffroy et al, 2011).

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5. Echantillonnage

Les poissons zèbres que nous avons utilisés proviennent d'une source commerciale (Exomarc, Lormont, France). À leur arrivée ils ont été, dans un premier temps, acclimatés pendant une durée de 2 semaines avant le début de l’expérimentation et furent ensuite pesés afin de calculer la quantité de nourriture à leur administrer. La quantité de nourriture distribuée correspond à 5 % de la masse moyenne de ces poissons multipliée par le nombre total de poissons par unité expérimentale. Nous avons introduit dans chaque UE cinq poissons dans un volume de 3 L d’eau ; les répétitions des conditions ont été réalisées (5 répliques) afin d’avoir un nombre d’individus permettant toutes les analyses postérieures ainsi que les études statistiques. Pendant les 20 jours de contamination les poissons ont été nourris chaque 3 jours. À la fin de chaque expérience de contamination, les poissons ont été sacrifiés en quelques secondes par immersion dans de la glace fondante, et en accord avec les directives éthiques affichées et utilisées par le programme de recherche du NIH, et ensuite rapidement disséqués. Les quatre tissus (cerveau, branchie, tractus digestif et muscle) sont soit stockés directement à -80°C pour le dosage métallique, ou bien après leur collecte immergés dans du RNA later pour les extractions des ARNs et les analyses d’expression génétique postérieures. Certains poissons ont été collectés entiers pour les tests de génotoxicité.

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1. Nano- et micro-particules de sulfure de cadmium (NPs et MPs de

CdS).

Les nanoparticules de sulfure de cadmium (NPs CdS) ont été fabriquées par l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB, Bordeaux, France). Les NPs CdS ont été préparées par une approche colloïdale en solution aqueuse. Une sulfate de cadmium CdSO4 (5.10-4 mol/L; 99,99%) et du polyphosphate de sodium ont été achetés chez Aldrich. La verrerie a été soigneusement lavée avec de l'eau régale ensuite rincer avec de l'eau déminéralisée. Une solution (250 ml) de polyphosphate de sodium (300 µM) a été préparée et présenté dans un flacon tricol. Le pH a été ajusté à 9,5 avec une solution de NaOH. La solution a été dégazée par barbotage avec de l’Argon pendant 3h à 80° C. En fin de synthèse, afin d’éliminer l’excès de H2S , la solution a de nouveau été dégazée sous argon à température ambiante pendant environ 3 h. Cette procédure conduit à la formation d’une solution colloïdale contenant des nanocristaux de CdS NPs de 8 nm de diamètre. Des microparticules de sulfure de cadmium de dimension plus importante (CdS MPs) ont été obtenues en suivant le même protocole, mais en modifiant le pH. Le pH a été ajusté à 3-4 afin de favoriser l’agrégation. Les microparticules sont formées à partir des nanoparticules agrégées et ont abouti à une solution constituée de CdS MPs d’un diamètre de 1 à 10 microns. La taille, distribution en taille et structure cristalline des particules de CdS ont été étudiées à l'aide de la microscopie électronique à transmision (TEM)( JEOL 2200 FS -à 200 kV). Par ailleurs, afin d'être représentatif et statistiquement significatifs, de nombreuses images provenant de plusieurs régions de différents échantillons ont été enregistrées et les résultats les plus caractéristiques sont présentés dans les figures. 28 et 29.

D. SYNTHÈSE ET CARACTÉRISATION DES